Описание проекта (287,4 Kб)

Конкурс «Инновационная деятельность учителя и ученика в школе-2013»
______________________________________________________________________
________
Проект «Могут ли овощи и фрукты быть источником
электричества?»
Автор работы:
Спиричев Семен Сергеевич, 4 класс, 10 лет
Кузнецов Семен Сергеевич, 4 класс, 10 лет
Научный руководитель: Глухова Татьяна Анатольевна
Учреждение:
МБОУ «Гимназия № 42» г. Барнаула
Алтайского края
Номинация:
Лучший проект или исследование с
цифровой лабораторией AFSTM
2013 г.
1
Оглавление:
Введение ……………………………………………………………………………..4
Глава 1. Что такое энергия? ....................................................................................5-6
Глава 2. Откуда берется электричество?...................................................................7
Глава 3. Применение электричества………….…………………………………..8
Глава 4. Практическая работа……………………………………………………..9
Заключение ..................................................................................................................10
Список источников и литературы ...........................................................................11
Приложения
2
Введение
На протяжении всей истории человечество в той или иной мере видело
проявления электрических явлений. Сначала это была молния, которая наводила на
людей ужас и ей приписывали божественное происхождение. Далее в античные
времена в древней Греции были открыты электрические свойства янтаря. В Средние
века многие ученые исследовали свойства магнитов, была изобретена лейденская
банка – первый конденсатор электрической энергии.
Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа,
всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе
которых лежит возможность использования электрического тока.
На протяжении всей истории человечества происходило развитие электричества и
менялись представления человека о природе электрического тока, его свойствах.
Используя современное цифровое оборудование, попробуем сформировать
современное представление об электричестве.
Объект исследования:
Электрическая энергия.
Предмет исследования:
Процесс создания электрической цепи из овощей и фруктов.
Цель исследования:
Определить, есть ли в овощах и фруктах электричество.
Задачи исследования:
1. Узнать значения слов «электричество», «энергия».
2. Сформировать представления об электричестве.
3. Выполнить замеры электричества в овощах и фруктах, используя
различные датчики.
3
Что такое энергия?
Наше тело имеет способность накапливать и расходовать энергию, если бы этого
не было, мы не смогли бы двигаться, передвигать предметы, учиться, дышать, думать и т.
д., поскольку без энергии никакое существо не может меняться и действовать.
Энергия может проявляться в разных формах. Тепло является одной из форм
энергии, потому что может производить изменения в предметах: растопить кусок льда,
повысить температуру любого материала, растянуть металлы... Электричество также
является формой энергии: производит тепло, холод, свет, движение и т. д. Существуют и
другие виды энергии: световая, звуковая, химическая, кинетическая. Все они способны
изменить состояние вещей.
Таким образом, можно определить энергию как способность производить изменения
во всем, что нас окружает.
Человек не может производить энергию, он только может изменить ее. Ни
животные, ни машины – никто и ничто не в состоянии создать или уничтожить энергию
Вселенной, хотя ее можно изменить или использовать.
Вода, ветер, Солнце обладают огромными запасами энергии, но все эти запасы не
были бы использованы, если бы человек не превратил их в полезную энергию. Так
энергию ветра можно трансформировать в электрическую энергию. На велосипедах,
снабженных генераторами, движение педалей, то есть кинетическая энергия,
преобразуется в электрическую, зажигается лампочка – и нам предоставляется световая
энергия. Телевизор преобразует электрическую энергию в световую и звуковую и т. д.
Электричество – это вид энергии, дающей жизнь домашнему очагу, работу
фабрикам, магазинам, учреждениям, в том числе и паркам детских аттракционов.
Мы используем электрическую энергию для освещения домов, приготовления пищи,
для сохранения свежими продуктов, для работы на компьютерах или для того, чтобы
действовали игрушки.
Изучив литературу, я узнал, как ученые представляют слово «электричество».
Максвелл Дж. К. писал, что ЭЛЕКТРИЧЕСТВО (от греч. elektron - янтарь),
совокупность явлений, в которых обнаруживается существование, движение и
взаимодействие (посредством электромагнитного поля) заряженных частиц. Учение об
электричестве - один из основных разделов физики. Часто под электричеством понимают
электрическую энергию, например, когда говорят об использовании электричества в
народном хозяйстве; значение термина "электричество" менялось в процессе развития
физики и техники. Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим
полем возбуждают и магнитное поле, то есть порождают электромагнитное поле,
4
посредством которого осуществляются электромагнитные взаимодействия. Таким
образом, электричество неразрывно связано с магнетизмом [1].
В Википедии слово представлено как «действие, деятельность, сила, мощь») —
скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и
взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие [2].
В Толковом словаре живого великорусского языка В. И. Даля я прочитал, что это [ жен. род ] постоянство, твердость, стойкость, выдержка, неутомчивость, яростивость.
Энергичный, - ческий человек, - действия, сила воли, устой, неистомная сила, рвение [3].
В словаре Ефремовой Т. Ф. Нового словаря русского языка, слово «электричество»
представлено как:
1) Одно из основных свойств материи - мера ее движения и способность
производить работу. 2) а) перен. Способность активно действовать, трудиться с полной
отдачей своих сил. б) Сила, которая побуждает к активной деятельности. 3) перен. Сила
проявления чего-л.; интенсивность, динамизм. [4].
Толковый словарь русского языка С. Ожегова трактует слово как - решительность и
настойчивость в действиях. Полон энергии кто-нибудь [5].
Толковый словарь русского языка под ред. Д. Н. Ушакова расшифровывает слово как
( древнегреческий energeia - деятельность). 1. Одно из основных свойств материи способность производить работу (физ.). Учение об энергии. Самая эта работа,
деятельность материи, применяемая для практических целей (физ., тех.). Механическая
энергия. Электрическая энергия. Тепловая энергия. Затрата энергии. 2. Деятельная сила,
соединенная с настойчивостью в достижении поставленной цели. Трачу много энергии,
может быть, на недостойные пустяки. Ему не хватает энергии [6].
Нам будут полезны знания об электрической энергии.
5
Откуда берется электричество?
Все атомы окружены облаком электронов, которые несут отрицательный
(-)
электрический заряд. Электроны движутся вокруг ядра. Ядро обладает таким же
суммарным зарядом, как и все его электроны, но это заряд положительный (+) . Обычно
положительный и отрицательный заряды уравновешивают друг друга, и атом является
электрически нейтральным. Но у некоторых веществ часть внешних электронов имеет
довольно непрочные связи с их атомами. И если потереть два предмета друг о друга, то
такие электроны могут освободиться и перекочевать на другой предмет. В результате
этого перемещения у одного предмета электронов становится больше, чем должно быть, и
он приобретает отрицательный
(-) заряд. У второго предмета электронов становится
меньше, так что он приобретает положительный
(+) заряд. Заряды, формирующиеся
подобным образом, называют иногда «электричеством трения», Какой из предметов
приобретет положительный или отрицательный заряд, зависит от относительной легкости,
с какой электроны передвигаются в поверхностных слоях двух предметов.
Если натереть шерстяной тряпкой полиэтиленовую леску, то она получит отрицательный заряд, а если натереть органическое стекло, то оно получит положительный
заряд. В любом случае тряпка получит заряд, противоположный
заряду натертого
материала.
Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску,
отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды
лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.
Майкл Фарадей доказал, что, электричество трения и электрический ток - одно и
то же. Он также доказал, что электрическое поле не может существовать внутри
металлической клетки (теперь называемой клеткой Фарадея).
6
Применение электричества
Электричество, возникающее в результате трения, или статическое электричество,
используется человеком самым разным образом. Частицы сажи, пепла и им подобных
твердых веществ вместе с дымом выбрасываются многочисленными предприятиями в
воздух, а затем возвращаются в виде осадков. Благодаря применению электростатических
фильтров, устанавливаемых в трубах, приблизительно 98% твердых веществ можно задержать и удалить, пока они не попали в воздух. Этот процесс называется электростатическим пылеулавливанием. Ежегодно в США подобным образом предупреждается выброс
в воздух 20 миллионов тонн сажи. При покраске автомобилей и воздушного транспорта
пользуются специальной системой распыления. Однако при этом каждый раз испаряется
до 25% краски. Этого можно избежать, сообщив распыляемым частицам электрический
потенциал. Наэлектризованные частицы краски начинают притягиваться к поверхности
машины или самолета и лучше держатся. Экономия при эффективном использовании
системы распыления превышает затраты на зарядное оборудование.
Та же самая техника используется и при нанесении порошковых покрытий.
Наэлектризованное покрытие словно прилипает к металлу, а при нагревании поверхности
порошковое покрытие образует тонкий неразрывный слой.
Электрический заряд и порошок используются также в ксероксах. На линзу
отражается изображение текста или рисунка, которое надо скопировать. Этот черно-белый
рисунок переносится на бумагу как рисунок из заряженных и нейтральных участков.
Когда по бумаге рассеивается черный порошок, он притягивается исключительно к
заряженным участкам. Затем под действием горячего воздуха порошок закрепляется на
бумаге. Такая техника копирования называется ксерографией. Она также используется в
факсимильных аппаратах [7].
7
Практическая работа
Рассмотрев устройство батарейки, мы решили создать батарейку из лимона, яблок и
картофеля.
Приведу конкретный план работы с «лимонной батарейкой»
Берем лимон и вставляем в него с одной стороны гвоздь, с другой стороны медный
проводник. Это и есть контакты нашей батареи. Провод я разрезал на 5 частей. На концы
проводов надел «крокодильчиков».
В лимоне присутствует кислота, которая взаимодействует с медью. При этом цинк
разъедается ржавчиной и получает отрицательный заряд. Медь выделяет водород и
заряжается положительно.
Так получается электрический ток.
Для того чтобы убедиться, что ток действительно есть, я использовал вольтметр и датчик
Vernier, для которого написали специальную программу (Приложение 1). При замыкании
цепи получается электрический ток, равный 4 А. Это фиксируют датчики и загорается
светодиод.
Тот же алгоритм работы мы произвели с картофелем и яблоками. Выяснили,
что цепь из семи яблок дает 3А, а цепь из картофеля – 3,5 А.
Итак, мы подтвердили свои предположения о том, что в овощах и фруктах есть
электрический ток.
8
Заключение
На протяжении всей истории человечества происходило развитие электричества и
менялись представления человека о природе электрического тока, его свойствах.
Используя современное цифровое оборудование, попробовали сформировать
современное представление об электричестве. Создали «картофельную», «лимонную»,
«яблочную» батарейки и убедились в том, что замыкая цепь из этих продуктов,
вырабатывается электрический ток.
.
9
Список источников и литературы
1. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля: Пер. с
англ. М., 1952. Кудрявцев П. С. История физики. М., 1956. Льоцци М. История
физики: Пер. с итал. М., 1970. Тамм И. Е. Основы теории электричества. 10 изд. М.,
1989. Г. Я. Мякишев.
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%ED%E5%F0%E3%E8%FF
3. http://slovonline.ru/slovar_dal/b-28/id-44337/energiya.html
4. http://slovonline.ru/slovar_efremova/b-28/id-122136/energiya.html
5. http://slovonline.ru/slovar_ojegov/b-28/id-60915/energiya.html
6. http://slovonline.ru/slovar_ushakov/b-28/id-87567/energiya.html
7. href=http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65635b2ad68a4d43a88421316d27.html>Э
лектричество</a>
10
Приложение 1
Спиричев Семен
Кузнецов Семен
Ссыка на видео проекта: https://www.youtube.com/watch?v=R9jgvcoeQso
https://www.youtube.com/watch?v=aZaLDRMVl90
https://www.youtube.com/watch?v=DEL7BY8MFaI
11