«Основные законы электродинамики.Свойства электрического тока.»

Коммунальное государственное учреждение

“Многопрофильная гимназия № 41 имени А. Пушкина

отдела образования акимата города Тараза»

Тема: «Основные законы электродинамики.

Свойства электрического тока.»

Секция: физика.

Автор: Кичко Елисей ученик 4 «Б» класса

Руководитель проекта: Есжанова А.К.

учитель начальных классов

Тараз, 2016 г

Оглавление

Введение_______________________________________________________5

1.Теоретическая часть.

Понятие « электрический ток»__________________________________8

2.Практическая часть.

Сбор схемы на конструкторе____________________________________10

Заключение_____________________________________________________13

Список литературы______________________________________________15

Приложение_____________________________________________________16

Аннотация

Зерттеудің

тақырыбы: Электродинамикалыканың негізгі заңы.

Бағыты: Физика пәні

Зерттеу объектісі: Электр тоғы.

Гипотеза: Электр тоғы кестеге, материалға, жағдайларға байланысты,

өзін әртүрлі бағытта көрсетеді.

Міндеті: Электр тоғының жеңіл жолының заңдылық қозғалысын

тәжірибе жолмен дәлелдеу (тоқ күші ═қуаты /қарсыласуы)

Зерттеудің

әдіс-тәсілдері: Ақпарат жинақтау, «Электроник» электрондық арқылы

тәжірибе өткізу. Жобамның өзектілігі электр тоғының

қасиеттерін және оның түрлі жағдай мен ортадағы тәртібін

біле отырып, альтернативті электр қуатын алу жолдарын

анықтай аламыз.

Аннотация

Тема

исследования: Основные законы электродинамики.

Свойства электрического тока.

Направление: Физика

Объект

исследования: Электрический ток.

Гипотеза: В зависимости от условий, схемы, материала,

электрический ток ведет себя по-разному.

Задача: Опытным путем подтвердить закономерность

движения электрического тока по наиболее

легкому пути (сила тока = напряжение / сопротивление)

Методы

исследования: Сбор информации, проведение экспериментов при

помощи электронного конструктора «Электроник»

Annotation

Research

issue: The basic laws of electrodynamics.

                        Properties of electric current.

Direction: Physics.

Subject

of inquiry: The electric current.

Hypothesis: Depending on the conditions, the circuit material, the

electric current behaves differently.

Objective: To experimentally confirm the pattern of movement

                           of electric current to the easiest way

                           (current = voltage / resistance)

Methods

of research: To gather information, conducting experiments using

                            electronic construction set "Electronics"

Введение

К выбору темы проекта был длинный путь. С детства меня интересовали очень многие вопросы. Я пытался найти и объяснить закономерности окружавшего меня мира дома, на даче, на природе.

Я пытался понять, как работает насос и как он поднимает воду к поверхности.

Мне были интересны свойства воды.

Особенно меня поразила интересная конструкция в Киеве, где потоком воды в воздухе удерживался кран, который держался исключительно данным потоком воды.

Мне были интересны различные инструменты, помогавшие людям в их трудовой деятельности. Эти инструменты также были созданы с учетом свойств различных жидкостей и воды.

С детства родители старались развивать замеченные у меня склонности к объяснению различных закономерностей и покупали различные конструкторы.

Одним из таких развивающих наборов был конструктор

Я расту в семье, где профессии всех мужчин связаны с электричеством. Если говорить точнее мой папа, дедушка и дядя являются инженерами-электриками. Потому с детства они обращали моё внимание на пользу и опасность электрического тока. Даже когда мы с семьёй выезжали на отдых, папа обращал внимание на линии электропередач и объяснял принцип их работы.

Я думаю именно в связи с рассказами моих близких связан мой интерес к технике.

И к моменту выбора темы проекта я знал, что мне интересно и что мне знакомо достаточно хорошо. Этими знаниями я хотел поделиться со своими друзьями.

Я считаю что, актуальность моего проекта заключается в том, что зная свойства электрического тока и его поведения в разных условиях и средах, мы сможем выяснить новые способы получения альтернативной электроэнергии.

Так например, в начале ноября 2014 года в Нидерландах было уложено 70 метров велосипедной дорожки, способной накапливать электроэнергию и заряжать электровелосипеды при движении. (https://www.youtube.com/watch?v=LVdd2kC_9Og).

Мне кажется, что начиная с моего возраста нужно знать основные законы, чтобы в дальнейшем наше поколение могло разработать что-то новое, позволяющее защитить окружающую среду от вредных воздействий.

1.Теоретическая часть. Понятие « электрический ток»

Во-первых, почему «ток»? Ток – это то, что течет. Река – это тоже ток. Ток воды. Электрический ток, это количество электрического заряда перенесенное за единицу времени. Чем больший заряд протекает (переносится) за единицу времени, тем больший ток. Точно так же как в реке – чем большее количество воды переносится за единицу времени – тем мощнее река. Очевидно, что все мощные реки – довольно широкие Амазонка, Ганг, Волга, Миссисипи. Поэтому если ток большой – то провод нужен толстый! Через тонкий, конечно, тоже можно, но он будет нагреваться и может даже расплавиться, на этом принципе построены плавкие предохранители. То есть при превышении некоего расчётного тока, перегорает проволочка в предохранителе. С рекой — то же самое: запустите в неё воды в несколько раз больше, чем может пропустить русло («провод») и она выйдет из берегов и разрушит всё вокруг.

То есть ток – это течение электрических зарядов за время.

Теперь про напряжение. Река течет, потому что ее исток и устье находятся в разных уровнях, разных высотках H(igh). Течет сверху вниз, под действием силы тяжести. Например, болото находится в одном уровне и никуда не течет, там нет «тока». Иными словами, для того чтобы река потекла, нужна разность высот.

Точно также и в электричестве. Чтобы возник ток, нужна разность потенциалов (разность высот напряжения). Нужен «верх» и «низ». Посмотрите на батарейку. На ней — плюс и минус и написано 1,5 вольта. То есть разность потенциала между плюсом и минусом – 1,5 вольта. По мере износа эта разность падает до нуля. Соответственно возникновение тока становится невозможным. Таким образом, в физике электрическое напряжение – это разность электрических потенциалов.

 Ток связан с напряжением через сопротивление согласно первому закону Ома. Сопротивление это препятствие, которое нужно преодолеть току на пути от плюса к минусу. Чем больше вы подключите электроприборов, тем больше препятствий нужно преодолеть току, чтобы достичь своей цели и тем больше будет потребляться ток. В аналогиях с рекой – чем больше от этой реки будет отводов, тем больше нужно воды, чтобы достичь нижнего уровня (устья).

Чтобы отвести от русла реки воду для полива полей, нужно построить плотину («сопротивление»). Плотина должна быть из прочных материалов, так как вода будет стремиться прорвать плотину, чтобы бежать по пути наименьшего сопротивления.

Таким же свойством обладает и электрический ток, он всегда стремится пройти по пути наименьшего сопротивления.

Краткую историю открытия электрического тока и его свойств см. в Приложении.

2.Практическая часть. Сбор схемы на конструкторе

В ходе нашего проекта мы на примере электрических схем покажем данное свойство электрического тока.

Соберем схему №1. Нам понадобятся следующие детали

1. Блок источника электропитания;

2. Рычажный выключатель;

3. Блок сирена;

4. Динамик

5. Одинарный кнопочный разъем;

6. Проводники с двумя кнопочными разъемами;

7. Проводники с тремя кнопочными разъемами;

8. Светодиод.

Источником тока в блоке электропитания будут служить две батарейки постоянного тока напряжением 1,5 Вольта (напряжение измеряется в Вольтах в честь ученого с фамилией Вольт), соединенные последовательно, то есть плюс одной батарейки соединяется с минусом другой. При последовательном соединении общее напряжение блока электропитания будет равно суммарному напряжению батареек, то есть 3 Вольта. В электрических схемах ток всегда течет по замкнутой цепи от плюса к минусу. Если цепь разомкнуть ток течь не будет. Для размыкания и замыкания электрической цепи мы используем рычажный выключатель. Блок сирена необходим для звучания динамика. Светодиод используем, как сигнализатор течения тока по электрической цепи, так как когда через светодиод проходит электрический ток, он светится. Проводники с разъемами будут служить для соединения элементов электрической схемы между собой и создания электрической цепи. Итак собранную схему №1 мы видим на рисунке 1.

Рис.1 Рис. 2

Замыкая электрическую цепь рычажным выключателем, мы видим, что зажигается светодиод (значит по электрической цепи течет ток), но динамик звучит тихо. Из этого следует, что динамику не хватает тока.

Преобразуем схему №1. Создадим дополнительный путь току в обход светодиода при помощи дополнительных проводников с разъемами. Преобразованную схему мы можем видеть на рисунке 2.

Теперь замыкая рычажный выключатель, наблюдаем, что динамик звучит громко, ему хватает тока. Но светодиод не горит, значит, ток течет в обход светодиода по более легкому пути - дополнительным проводникам с разъемами.

Проведенный опыт доказывает, что ток всегда выбирает более легкий путь.

Подтвердим сделанные выводы при помощи Схемы №2

Для схемы №2 будем использовать следующие детали:

1. Блок источника электропитания;

2. Рычажный выключатель;

3. Лампочку;

4. Одинарный кнопочный разъем;

5. Проводники с двумя кнопочными разъемами;

6. Проводники с тремя кнопочными разъемами;

7. Светодиод.

Лампочка, как и светодиод, будет служить для сигнализации течения тока по замкнутой цепи. Соберем схему №2 Рис 3.

Рис 3 Рис.4

Запуская схему рычажным выключателем, видим, что зажигается и светодиод и лампочка, но лампочка горит слабо, значит, ей не хватает тока.

Преобразуем схему, укоротив путь для тока при помощи дополнительного проводника в обход светодиода Рис 4.

Включая рычажный выключатель, что лампочка горит хорошо, а светодиод не горит. Таким образом, ток побежал по более легкому пути в обход светодиода, что подтверждает вывод, сделанный при первом опыте.

Вывод

Данные опыты демонстрируют основное свойство электрического тока.

Ток бежит по пути наименьшего сопротивления.

Заключение.

В классе было проведено анкетирование, результаты которого приведены в нижеследующих диаграммах.

1. Что такое электричество?

1. Какие свойство тока Вам знакомы?

1. Какие электроприборы вы можете перечислить?

Ответы на данные вопросы демонстрируют общую осведомленность одноклассников о токе и приборах, работа которых связана с током. Но эти знания общие и на более конкретные вопросы учащиеся ответить затрудняются. Поэтому моя работа очень актуальная, так как доступным языком объясняет основной закон и свойства электрического тока, а также демонстрируют необходимость в обучении учеников основным законам электродинамики, так как сегодня каждый использует различные электрические приборы.

В проекте доступным языком описывается сложнейший физический процесс основного закона электродинамики. Это поможет юным физикам и ребятам, интересующимся различными закономерностями понять, как ведет себя электрический ток в зависимости от расположения в тех или иных условиях. А детский конструктор поможет развить логические мышление и моторику рук ребенка. Поэтому данный проект полезен и познавателен.

Используемая литература.

1. Интернет ресурсы

2. Чудо-книга. Универсальная энциклопедия для детей. Том 3. М.,1997.

3 «Физика и астрономия» 9 класс, Алматы, Издательство «Мектеп», 2009 г., 2-е издание, авторы: Р.Башарулы, У.Токбергенова, Д.Казахбаева, Н.Бекбасар. Глава VIII «Атомное ядро», «Ядерная энергия», «Сведения об элементарных частицах и развития Вселенной» §55-§63.

4 «Физика» 10 класс, Алматы, Издательство «Мектеп», 2006 г., авторы: Р.Башарулы, У.Токбергенова, Г.З.Байжасарова. Глава VII «Основы термодинамики» §с33-§39.

5 «Физика» 11 класс, Алматы, Издательство «Мектеп», 2007 г., авторы: Башарулы, У.Токбергенова, Г.Байжасарова. Глава I «Электростатика», Глава II «Электрический ток», Глава III «Электромагнетизм», Глава IV «Электромагнитные колебания и волны».

6. Издательство «Большая Советская Энциклопедия» И.Е.Тамм «Основы теории электричества» 10 издание Москва, 1989 г., Раздел «Электричество».

Приложение

Краткая история открытия электрического тока и его свойств.

Кто открыл?	Что открыл?	Где?	Когда?	Почему это происходит?
Философ Фалес	Обнаружил, что потёртый о шерсть  янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον:  электрон) приобретает свойства притягивать легкие предметы	Древняя Греция	VII век до н. э.	Благодаря электромаг-нитному полю
Отто фон Герике	Создает электростатическую машину, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания	Магдебург Германия	1663 г.	Электростати-ческие свойства предметов
Стивен Грей	Провел опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество	Англия	1729 г.	Благодаря движению заряженных частиц
Питер ван Мушенбрук	Создает первый электрический конденсатор — Лейденская банка.	Голландия	1745	Электричес-кий ток способен накапливаться
Бенджамин Франклин	Создает первую теорию электричества, изобре-тает молниеотвод и доказывает электри-ческую природу молний	Америка	1747 г.	Ток движется от + к - Молниеотвод +, а земля –
Луиджи Гальвани	Публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных.	Италия	1791 г	Движение мышц осуществляет-ся благодаря электричес-ким импульсам.
Алессандро Вольта	Изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсоленной воде бумагой.	Италия	1800
Майкл Фарадей	Открывает явление электромагнит-ной индукции и создает на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Вводит понятие электрического и магнитного полей. Создает первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита.		1831 г.	Носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи.

19