Исследование мира и его устройство как получить электричество в походе



бет1/5
Дата18.11.2016
өлшемі0,89 Mb.
түріИсследование
  1   2   3   4   5
ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ ШКОЛЬНИКОВ «ОЗАРЕНИЕ - 2014»

(Секция физика)


Исследование мира и его устройство
 

 

 



 

 

 



 

КАК ПОЛУЧИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ПОХОДЕ

МОБУ Степановская средняя общеобразовательная школа

 

 

 



 

 

Выполнил: Антонов Андрей Владимирович,  учащийся 6 класса МОБУ Степановской сош, Ирбейского р-на, п. Степановка



Руководитель: Антонова Светлана Николаевна, учитель математики МОБУ Степановской сош

Научный руководитель: Колосов Михаил Викторович , кандидат технических наук, член Совета молодых ученых СФУ, старший преподаватель кафедры "Тепловые электрические станции" Политехнического института Сибирского Федерального университета, эксперт дистанционной школы

 

 
 


п.Степановка,

2014  год



Содержание
Аннотация ……………………………………………………………………. 3

Введение ……………………………………………………………………… 4

Глава 1. Электричество, электричество и еще раз электричество ………… 6

1.1. От лягушки к батарейке …………………………………………………. 6

1.2. Вольтов столб ……………………………………………………………. 7

1.3. Изучение электричества ………………………………………………… 8

Глава II. Электричество в походе …………………………………………… 9

2.1. Эксперименты с лимонами ……………………………………………… 9

2.2. Эксперименты с соленой водой ………………………………………… 9

2.3. Эксперименты с картофелем …………………………………………. 10

2.4. Рекомендации туристам ………………………………………………... 12

Заключение ………………………………………………………………… 13 Библиографический список ………………………………………………… 14

Приложение ………………………………………………………………… 15

Аннотация

Работу выполнил: Антонов Андрей Владимирович, пос. Степановка, МОБУ Степановская сош, 6 класс.

По теме: «Как получить электричество в походе?»

Руководитель: Антонова Светлана Николаевна, учитель математики

Научный руководитель: Колосов Михаил Викторович к.т.н, член Совета молодых ученых СФУ, старший преподаватель кафедры "Тепловые электрические станции" Политехнического института Сибирского Федерального университета.

Цель исследовательской работы: создание рекомендаций для туристов по получению электричества в полевых условиях. В работе рассказывается об истории развития и становления электричества, рассматриваются способы получения электричества из подручного материала. Метод проведения исследований: экспериментальный. Основные результаты научного исследования (научные, практические): предложены рекомендации для туристов по получению электричества в полевых условиях.


Введение
В современном мире уже ни кто не может обойтись без электричества, точнее без приборов ее потребляющих. Это и всевозможные бытовые приборы: утюги, чайники, пылесосы, холодильники и т.д., это и теле-радио техника и электроника. А как быть, если отключили электричество в доме или что делать в походе, где нет электричества? Можно ли «добыть» электричество быстро и просто из подручных материалов, способное зажечь лампочку или разжечь костер? Иногда в походе случаются мелкие неприятности, промокли спички, села батарейка в фонарике и т.д.. Поэтому актуальность этой темы очевидна, каждый отправляющийся в поход турист должен уметь находить выход из сложных ситуаций, т.е. уметь получить электричество из подручных материалов.

Цель моей работы, создание рекомендаций для туристов по получению электричества в полевых условиях.

Задачи:

1. Изучение понятия электричество,

2. Получение электричества при помощи лимонов, соленой воды, картофеля,

3. Повышение эффективности данной технологии,

4. Разработка рекомендаций для туристов.

Объект исследования: вещи, которые есть в походе.

Предмет исследования: получение электричества.

Новизна ­исследования заключается в разработке конкретных рекомендаций для туристов, по получению электричества в полевых условиях с использованием подручных средств или предложенного набора инструментов.

Гипотеза: эффективность работы походной «электростанции» зависит от материала, из которого изготовлены пластины, а также от размера этих пластин.

План исследования:


  1. изучение литературы,

  2. анализ изученных материалов,

  3. подготовка к эксперименту,

  4. проведение эксперимента,

  5. проверка зависимости результатов эксперимента от материалов,

  6. сопоставление результатов экспериментов,

  7. разработка рекомендаций для туристов.

Термины и понятия используемые в реферате:

Диэлектрики — вещества, плохо проводящие электрический ток. [6]

Разность потенциалов электрическая (электрическое напряжение) между двумя точками - равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. [8]

Сила тока равна электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в 1 с. [9]

Электрический ток - направленное движение заряженных частиц. [10]

Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую. [7]

Материалом для написания реферата послужили научное открытие Алессандро Вальта, Вольтова столба, научно-популярная и учебная литература, освещающая свойства и применения этого открытия.

Глава 1. Электричество, электричество и еще раз электричество
В этой главе я рассмотрю вопросы об истории изучения электричества, об ученых стоящих у основания открытия электрического тока и о становлении русской науки.

1.1. От лягушки к батарейке
Открытие электрического тока можно отнести к концу XIX - началу XX веков. В это время по всей Европе и в том числе России прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд. Начинается внедрение электричества во все отрасли производства, появляются электрические двигатели, телефон, телеграф, радио, электронагревательные приборы, начинается изучение электромагнитных волн и влияние их на различные материалы, внедрение электричества в медицину.

А началось все с Луиджи Гальвани, итальянского ученого, который ввел понятие «животного электричества». В 1771 он начал опыты по изучению мышечного сокращения и вскоре открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока. В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано открытие сделанное Гальвани. Сами явления, долгое время назывались «гальванизмом». Этот термин применяется и сейчас в названии некоторых аппаратов и процессов. Другой итальянский ученый Алессандро Вольта в 1799 году изобрел первую батарейку, химический источник тока (Вольтов столб). Ее еще называют гальваническим элементом. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение.


1.2. Вольтов столб
В конце XVIII века ученые считали электричество таинственной жидкостью, невидимой и невесомой. Благодаря Алессандро Вольта, сейчас мы пользуемся батарейками. Он доказал, что гальванический ток в тканях лягушки, не всегда возникает. А именно, ток появляется при добавлении к воде кислот, солей или щелочей. Такие растворы называются электролитами, они являются проводниками электрического тока. Комбинация двух пластин из разнородных металлов, погруженных в водный раствор щелочи, кислоты или соли, называется гальваническим элементом [5, С.485, 486]. В 1799 г. Вольта изготовил первую электрическую батарею, названную Вольтовым столбом. Столб этот состоял из серебряных (позже замененных на дешевую медь) и цинковых пластинок, нанизанных на непроводящий стержень; между пластинками были прокладки, смоченные слабой серной кислотой. Первую и последнюю пластины соединили с проводами [1, С.322]. Но Вольта не удалось понять, что электрический ток возникает в результате химических процессов между металлами и жидкостями.

В течение 2—3 лет после создания вольтова столба рядом ученых было создано несколько различных батарей гальванических элементов. Среди разнообразных конструкций вольтова столба особенного внимания заслуживает гальваническая батарея, построенная в 1802 г. В.В. Петровым. Петров работал в одиночку, без помощников. Эта батарея располагалась в четырех ящиках, общей длиной в двенадцать метров. Внутренние стенки ящиков покрыл сургучным лаком. Уложил в них 4200 металлических кружков, проложив между каждой цинково-медной парой бумагу, пропитанную нашатырем. [2, С.128, 129]

По сегодняшним представлениям напряжение его батареи равнялось примерно 1700 В. Она могла давать довольно большой ток и быть опасной. Ведь в ту пору почти не существовало никаких измерительных приборов. В то время распространенные за рубежом гальванические батареи состояли из нескольких десятков или сотен пластин.
1.3. Изучение электричества
Изучению электричества, его свойств и законов, посвятили свои труды многие ученые и изобретатели. Датчанин Х.Эрстед, французы А.Ампер, Ш.Кулон, немцы Г.Ом и Г.Герц, англичане М.Фарадей, Д.Максвел, американцы Б.Франклин, Д.Генри и Т.Эдисон и еще многие другие. В честь некоторых из них названы единицы электрических величин (вольт, ампер, ом, герц и др.). Среди русских ученых занимавшихся изучением электричества были Г.Рихман, Ф.Эпинус, Э.Х.Ленц, В.В.Петров, Б.С.Якоби, П.Шиллинг, Д.А.Лачинов, П.Н.Яблочков (изобрел лампочку) и многие другие. Но изучение электричества не закончены. Появляются новые материалы, приборы, технологии по увеличению эффективности получения и потребления электричества.

В современном мире уже ни кто не может обойтись без электричества, точнее без приборов ее потребляющих. Это и всевозможные бытовые приборы: утюги, чайники, пылесосы, холодильники и т.д., это и теле-радио техника и электроника. А как быть, если отключили электричество или в походе? Можно ли «добыть» электричество быстро и просто из подручных материалов, способное зажечь лампочку?


Глава II. Электричество в походе

2.1. Эксперименты с лимонами
Так как ток появляется в воде содержащей щелочь, кислоту или соль, то во фруктах и овощах можно обнаружить электрический ток. Но чем больше кислоты, тем сильней электрический ток. Поэтому для эксперимента лучше подойдут лимоны.

Возьму несколько лимонов, пластины из разных металлов (латунную и оцинкованную), медные провода (длиной 10 – 20 см), светодиод мощностью 3 В. Для измерения напряжения и силы тока – мультиметр.

Эксперимент 1. Проверяю зависимость напряжения от размера пластин. (Приложения 3, 4)

В лимон вставляю на расстоянии 3 см латунную и оцинкованную пластины, присоединяю медные провода. Мультиметром измеряю напряжение на концах провода. Я провел три эксперимента.

Вывод: С помощью этих экспериментов, я убедился, что напряжение не зависит от размера пластин. Этому я нашел научное подтверждение, что разность потенциалов не зависит от размеров пластин. [5, С. 486]

Эксперимент 2. Проверяю длительность работы светодиода.

Так как из одного лимона получаю напряжение 1,26 В, то для получения 3 В необходимо последовательно соединить 3 лимона. И опять проверяю, зависит ли длительность работы светодиода от величины пластин. (Приложения 5, 6, 7)

Вывод: С помощью этого эксперимента я убедился, что чем больше пластины, тем больше ток. [5, С. 486]


2.2 Эксперимент с соленой водой

Насыщенный водный раствор поваренной соли является хорошим электролитом, то есть проводником электрического тока.

Для проведения эксперимента необходимо 1 л воды, 0,5 кг поваренной соли, алюминиевая фольга, медные изолированные провода (2 штуки по 10 см), 1 стаканчик (стеклянный или пластмассовый), мультиметр. В 1 литре воды растворить соль, чтобы получился насыщенный раствор (когда соль перестанет растворяться в воде). Надо зачистить провода с одной стороны на 2 см, а с другой – на 1 см. Один конец провода, где больше зачищено, обмотать фольгой. Наполняю стакан раствором, опускаю в стакан провода (один с фольгой, другой зачищенный) и на свободных концах проводов замеряю мультиметром напряжение. Оно равно 0,65 В. (Приложение 8)

Вывод: Чтобы загорелся светодиод, мощностью 3 В, необходимо соединить последовательно 5 стаканов. Но светодиод горит слабо. Добавив шестой стакан с таким же раствором, светодиод загорелся на много ярче. (Приложения 9, 10, 11)


2.3 Эксперименты с картофелем
Эксперимент 1. «Картофельная» зажигалка.

Для этого эксперимента потребуется 1 картофелина, соль, зубная паста, два медных изолированных провода длиной 10 см. Нужно разрезать картофель на две половины. В центре одной из половинок сделать не большое углубление, величиной с чайную ложку. Насыпать в углубление пол чайной ложки соли, туда же выдавить немного зубной пасты. Все это аккуратно перемешать. Концы проводов зачистить на 1 - 2 см. Во второй половине картофелины сделать два прокола, около центра. В эти проколы просунуть провода, так чтобы с разреза была только зачищенная часть. Развести эти концы в разные стороны. Теперь соединяю половинки картофеля. Концы провода оставшегося сверху, тоже надо развести. Через 10 минут будет готова зажигалка. За это время произойдет химическая реакция, и накопиться электричество, достаточное для искры.

Вывод: этот эксперимент дает возможность разжечь костер в походе при отсутствии спичек или зажигалки.

Демонстрацию этого эксперимента можно было посмотреть на телеканале «Россия 2» в передаче «Рейтинг Баженова. Могло быть хуже», от 20.10.2013 г.

Эксперимент 2. Свет из вареного картофеля.

Так как в картофеле содержатся растворенные электролиты - соли и органические кислоты. Их концентрация не очень высока, но нас это вполне устроит. Напряжение, которое можно получить из одного картофеля приблизительно равно 0,3 В. В походе всегда есть картофель и он может пригодиться в трудную минуту и не только на кухне. Израильские ученые предложили использовать вареный картофель для получения электричества. Как утверждают ученые, эффективность возрастает в 5 – 10 раз. Для эксперимента потребуется вареный картофель, термометр для измерения температуры, пластины (оцинкованные и латунные), медные провода длинной 10 – 15 см, мультиметр. Выясним, зависит ли напряжение от температуры картофеля.



Диаграмма 1. Зависимость напряжения от температуры картофеля



Вывод: эксперимент показал, чем выше температура картофеля, тем больше напряжение. Для того чтобы зажечь светодиод мощностью 3 В, достаточно соединить последовательно 5 картофелин. (Приложения 12, 13, 14)
2.4. Рекомендации туристам
Самое главное – это конечно то, что в поход надо собираться тщательно. Ну а если случились в походе неприятности, то воспользуйтесь моими советами.

1. Что бы разжечь костер вам потребуется:

1 картофелина, соль, зубная паста, два медных изолированных провода длиной 10 см, кусок сухой бумаги или любой легко воспламеняющийся материал. Приготовить хворост для костра. Далее приготовить «зажигалку» как было описано в опыте. Можно взять синтетические нити, с теплых носков «на теребить», они легче воспламеняются. Обмотать один из концов провода этими нитями. Через 10 минут соединим провода, произойдет разряд – искра, загорятся нити. Теперь аккуратно разжигаем костер.



2. Что бы осветить палатку вам потребуется:

6 емкостей (стаканчиков, баночек и т.д.) пластмассовых или стеклянных, соль, алюминиевая фольга (подойдет блестящая обертка от шоколадки), медные изолированные провода (5 штук по 10 см, 2 штуки по 20 см), светодиод от зажигалки. Все готово для ночного светильника. Проведем действия, описанные в опыте. К концам проводов присоединяем светодиод. И всю ночь у вас в палатке будет свет.

Желаю вам приятного отдыха!

Заключение
Открытие, сделанное более двух веков назад Алессандро Вольта, дало толчок к новым открытиям и свершениям в области электричества.

Для достижения поставленной цели – написать рекомендации для туристов, по получению электричества в походных условиях из подручных материалов, мне пришлось изучить научно-популярную и учебную литературу. Проделать ряд экспериментов, чтобы сопоставить факты и найти, самый мало затратный способ получения электричества.

Проанализировав изученную литературу и результаты проведенных опытов, я убедился, что напряжение зависит от материала, из которого изготовлены пластины, и не зависит от их размера. В тоже время сила тока зависит от размера пластин. Мне удалось с помощью таких батареек получить электрический ток, способный зажечь светодиодную лампу мощностью 3 В.

На основании проведенных опытов я написал рекомендации для туристов и изготовил буклет «Туристу на заметку: Советы от Андрея». (Приложение 15)

Библиографический список
Книга одного автора

1. Гулиа Н.В. удивительная физика. / Н.В.Гулиа. – М.: ЭНАС, 2012. – 416 с.: ил. – (О чем умолчали учебники).

2. Томилин А.Н. Мир электричества. / А.Н.Томилин. - М.: Дрофа, 2004. – 304 с.: ил.

Книга с указанием редактора и составителя

3. Мир физики. Занимательные рассказы о законах физики. / Сост. Ю.И.Смирнов. – СПб.: ИКФ «МиМ-Экспресс», 1995. – 176 с.

4. Энциклопедический словарь юного физика. / Э61. Сост. В.А.Чуянов. –М.: Педагогика, 1984. – 352 с.: ил.

Книги, переведённые с иностранного языка

5. Эллиот Л., Уилкокс У. Физика. / Л.Эллиот, У.Уилкокс; пер. с англ. Под ред. А.И.Китайгородского. – М.: издательство «Наука», 1967. – 808 с.: ил.



Источники, представленные в Internet:


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5




©engime.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет