Статическое электричество финал. Исследовательская работа Выполнил ученик 2 А класса Крыловский Артем Алексеевич Научный
 Скачать 98 Kb.
|
|
Государственное бюджетное образовательное учреждение «Общеобразовательная школа №604 Пушкинского района» Статическое электричество Исследовательская работа Выполнил ученик 2 «А» класса: Крыловский Артем Алексеевич Научный руководитель: Прокопченко Марина Викторовна, Учитель начальных классов 2022 год Содержание Введение……………………………………………………………………..….…3 1. Электростатика……………………….…….……………………………….….5 1.1. Статическое электричество ……………………………………………...5 1.2. Как происходит электризация……………………………………………7 1.3. Способы электризации тел……………………………………………….8 2. Практическое изучение статического электричества…………………..……9 2.1. Опыты по изучению статического электричества……………………...9 3. Использование статического электричества………………………………...10 3.1 Польза и вред статического электричества…….………….……….......10 3.2. Как защитить себя от негативного воздействия…………………...….12 3.3. Электростатика в приборах, помогающих здоровью человека……...14 3.4. Электростатика в промышленности…………………………………...15 Заключение……………………………………………………………………….16 Список литературы……………………………………………………………....17 Введение Актуальность: В нашей современной жизни очень часто используются сильные электрические поля, внедряется в быт синтетика, а синтетические материалы, как известно, обладают способностью накапливать электрические заряды. Поэтому возникают проблемы, связанные с влиянием электрических полей на технологические процессы, на организм человека. Падение иммунитета вследствие различных заболеваний, переутомление, склероз, преждевременное старение организма тесно связаны с изменением электростатического баланса. Данная работа рассматривает причины возникновения электростатических полей, вред и польза электростатики, влияние на организм человека, способы защиты от негативного воздействия статического электричества в быту и промышленности. Гипотеза: статическое электричество оказывает не только вредное воздействие, но и приносит пользу. Цель: изучить такое явление как статическое электричество, раскрыть его достоинства и недостатки. Задачи: Изучить статическое электричество в быту, в производстве, в природе Определить опасные и вредные факторы статического электричества Узнать, как защитить себя от этого явления Найти практическое использование Объект исследования: электродинамика Предмет исследования: электростатика Методы работы: изучение информации по теме практическая работа наблюдение анализ, вывод Практическая значимость: полученные мной знания в процессе изучения данной темы пригодятся мне в жизни, я могу поделиться со своими одноклассниками практическими советами по защите от статического электричества, опыты по электростатике можно продемонстрировать и удивить своих одноклассников. 1. Электростатика 1.1. Статическое электричество Электричество, которое никуда не движется, называется статическим. Одним из явлений статического электричества в природе можно назвать молнию. В основании грозового облака находятся мелкие капельки воды с температурой 00С, а на его вершине – кристаллики льда с температурой -500 С. Мощные воздушные потоки перемешивают и сталкивают водяные капли и льдинки, заряжая облако электричеством. Когда отрицательный заряд становится достаточно большим, происходит вспышка, т.е. молния. При этом электричество движется по воздуху от тучи к туче или от тучи вниз к земле. Явления, связанные со статическим электричеством, были известны еще в Древней Греции. В VI в. до н.э. греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что янтарь после натирания шерстью начинал притягивать различные легкие предметы. Однако история науки об электричестве начинается с исследований Вильяма Гильберта, врача английской королевы Елизаветы, который обнаружил, что способностью притягивать после натирания обладают не только янтарь, но и алмаз, сапфир, стекло и некоторые другие материалы. Все эти вещества он назвал электрическими, то есть подобными янтарю (поскольку греческое слово «электрон» означает «янтарь»). Немецкий ученый Отто фон Герике построил первую электрическую машину в середине XVII века. Сначала он изготовил из серы большой шар. Натирая рукой шар, Герике наблюдал, что к нему притягиваются легкие предметы. Для удобства ученый установил шар на оси в особом станке. Вращая с помощью рукоятки шар и прижимая к нему ладонь, его можно было наэлектризовать. В 1729 г. открыл существование проводников и непроводников электричества английский физик Стефан Грей. Испытывая различные тела природы, он установил, что электричество распространялось по электрическим проволокам, угольным стерженькам, но не передавалось по каучуку, воску, шелковым нитям, фарфору (которые могут служить изоляторами, предохраняющими от утечки электричества). К числу хороших проводников, как показали опыты Грея, относятся ткани человека и животных. В 1730 году французский исследователь Шарль Дюфе изучал взаимодействие наэлектризованных тел. Первые приборы для обнаружения электричества и количественного изучения электрических явлений появились в XVIII в. В 1745 г. Появился один из первых электроскопов. Его построил академик петербургской академии наук Георг Вильгельм Рихман. Электроскоп Рихмана состоял из железной линейки, против ребра которой была подвешена льняная нить, внизу имелась шкала. С помощью этого прибора Рихман проделал много опытов, особенно по изучению электрического поля вокруг заряженных тел. Французский инженер Шарль Кулон в 1785 г. опытным путем установил, от чего зависит сила взаимодействия наэлектризованных тел. Из его опытов возникло понятие «количество электричества». Впоследствии в международной системе единиц СИ, единицу измерения электрического заряда назвали в честь него. В XVIII в. были построены более мощные электрические машины, чем машина Герике. Одна из них машина французского физика Жана Нолле. Электричество возникало от трения о ладони стеклянного шара, приводившегося во вращение бесконечным ремнем от колеса. Заряды с шара переходили на кондуктор, который был подвешен на шелковых нитях. Многие явления, связанные с электризацией тел, были открыты еще в XVII-XVIII веках, но полное объяснение они получили только тогда, когда развилось учение об электрическом поле, и было открыто строение атома. 1.2. Как происходит электризация Электризация тел происходит при их соприкосновении. Предметы, окружающие нас в повседневной жизни, кажутся незаряженными: между ними нельзя заметить притяжения или отталкивания. Когда мы заряжаем предметы трением или с помощью батареи, то рассчитываем обнаружить равные количества противоположных по знаку зарядов. На данном этапе «заряд» -это наименование «притягивать» кусочки бумаги или «отталкивать» такие же тела. Мы представляем себе, что на поверхности предметов что-то скапливается, нечто такое, что может называться электричеством, и то воображаемое скопление электричества именуется нами зарядом электричества, электрическим зарядом или просто зарядом. Чтобы получить большой величины заряд «трением» необходим контакт между телами или взаимодействие. Таким образом, одной из основных причин возникновения статического электричества является взаимодействие тел друг с другом посредством трения. 1.3. Способы электризации тел. Электризация происходит от световой энергии, нагревания, химической реакции и давления 2. Практическое изучение статического электричества 2.1. Опыты по изучению статического электричества Возникновение статического электричества мы наблюдаем почти ежедневно. Когда мы снимаем с себя шерстяную шапку, она трется о наши волосы. Для начала я провёл опыт, которые наглядно демонстрируют, как происходит электризация тел. Я взял нарезал фольгу узкими полосками и выложил их на бумажное полотенце. Взял расческу натёр об свои волосы и поднес к полоскам фольги. Полоски фольги начали «танцевать». Известно, что электрический заряд накапливается на поверхности непроводящих электрический ток материалов. Мне захотелось проверить, какие предметы в моем доме способны в большей степени накапливать статический заряд. Для этого я изготовил простое приспособление, состоящее из лампочки, соединительных проводов и батарейки. Оказалось, что большинство окружающих меня дома предметов являются именно такими. 3. Использование статического электричества 3.1 Польза и вред статического электричества Общепринятой теории биологического действия статического электричества не существует. Действие статического электричества выражается в непосредственном раздражении чувствительных нервных окончаний кожи, либо раздражение возникает вторично, за счет поляризации клеточных элементов и изменения ионных отношений в тканях. Раздражение чувствительных нервных окончаний вызывает реакцию всего организма: изменяется кожная чувствительность, стимулируется капиллярный кровоток, меняется сосудистый тонус. В результате исследований было все же установлено, что электризация не вызывает заметных физиологических сдвигов в организме человека даже при длительном воздействии. Электризация синтетического белья, возникающая во время носки, оказывается даже полезной. Например, известно, что поливинилхлоридное белье помогает при лечении некоторых болезней. Изделия из него могут эксплуатироваться при температуре не выше 70°С. При трении волокно приобретает высокий электростатический заряд, это свойство используется для изготовления из них лечебного белья при таких заболеваниях, как радикулит, артрит. Дешевую одежду часто шьют из тканей, которые могут повредить организму. Ведь именно наличие синтетической нити, полученной химическим путем, в одежде (сапогах, блузах, чулках) нарушает естественный теплообмен тела. Большинство исследователей считают самым опасным и малоизученным фактором вреда синтетики для человека статическое электричество, пронизывающее синтетические ткани. Ещё в прошлом столетии были известны вредные действия статистического электричества. Например, кожаные и прорезиненные ремни, наэлектризовавшись на вращающихся шкивах, могут стать источником искрового разряда. Он особенно опасен, если в воздухе висит мелкая горючая пыль (скажем, мука); проскочившая от наэлектризованного тела искра может вызвать взрыв и пожар. В 20 веке вредные проявления статистического электричества наблюдаются чаще, так как широко применяют легко электризующиеся вещества; пластмассы, синтетические волокна и т.п. Электризация возникает и в быту, где происходит взаимодействие движущихся тел, которые состоят из материалов, являющихся диэлектриками. На одном из целлюлозно-бумажных комбинатов некоторое время не могли установить причину обрывов быстро движущейся бумажной ленты. Были приглашены учёные. Они выяснили, что причина заключалась в электризации ленты при трении. Такая «самопроизвольная» электризация весьма опасна, так как может стать причиной пожара. Также при трении о воздух электризуется самолёт. Поэтому после посадки к самолёту нельзя сразу же приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолёт «разряжают»: опускают на землю металлический трос, соединённый с обшивкой самолёта, и разряд происходит между землёй и концом троса. В результате исследований, проведенных в Санкт-Петербурге, было установлено, что разрядный ток силой до 20 мкА не вызывает заметных физиологических сдвигов в организме человека даже при длительном воздействии. Следовательно, разряды, возникающие в быту и при большинстве технологических процессов в результате соприкосновения наэлектризованного человеческого тела с заземленной поверхностью, не опасны для здоровья. 3.2. Как защитить себя от негативного воздействия 3.2.1 Защита от статического электричества в доме: Основной причиной образования статических зарядов является сильная сухость воздуха в помещении. В домашних условиях устранить заряды статического электричества довольно легко, повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60-70% (для этого можно использовать электрические увлажнители). Увлажнить воздух могут мокрые полотенца, развешанные на батареи центрального отопления. Верными союзниками в борьбе со статическим электричеством выступают комнатные растения. Хлорофитум, драцена, фикус, спатифилум способны не только снять статический заряд, но и поглотить частицы тяжелых металлов, дезинфицировать помещение. Электризация устраняется, если к воде, которой протирают пластиковые полы, добавить гидрофильные вещества, например хлорид кальция, а также если протирать электризующуюся поверхность глицерином. Химическая промышленность выпускает препарат «Антистатик», который снимает электрический заряд с синтетической одежды. Бытовые электромеханические приборы большой мощности оборудуются заземляющим контактом через электрическую розетку. В интерьере квартиры нужно стараться отдавать предпочтение мебели, белью и ковровым покрытиям из натуральных тканей. Природные, экологически чистые материалы – залог отсутствия статического электричества в доме. Другой важный фактор, влияющий на образование статики в помещении – наличие большого числа электрических приборов, сконцентрированных в одном месте. Следует следить за тем, чтобы она не работала одновременно на протяжении долгого времени. 3.2.2. Защита от статического электричества на одежде и обуви. Для того чтобы обезопасить себя от зарядов статического электричества стоит носить одежду из натуральных хлопчатобумажных или льняных материалов. Синтетические вещи нужно обрабатывать специальными спреями – антистатиками, либо полоскать их, используя кондиционер для белья. 3.2.3. Защита от статического электричества в промышленности. Одним из наиболее действенных способов борьбы со статическим электричеством считается заземление. С его помощью образующиеся на поверхности оборудования статические заряды отводятся («стекают») в землю, что препятствует их накапливанию до величины, которая способна вызвать искру. 3.3. Электростатика в приборах, помогающих здоровью человека Электроаэрозольтерапия. Сильные электрические поля используются в медицине при создании электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные или другие биологические вещества, распыленные в электростатическом поле и обладающие целым рядом свойств, выгодно отличающих их от обычных аэрозолей: капельки электроаэрозоля сильнее измельчаются, меньше слипаются, при определенных условиях они глубже проникают в легкие (вплоть до мельчайших легочных ячеек — альвеол), создавая в них запасы постепенно всасывающихся лекарственных или биологически активных веществ «Электрофорез — это введение лекарственного вещества в кожу при помощи постоянного электрического тока. В результате этого вещество накапливается под кожей и оказывает лечебное воздействие от 4 часов до 20 суток. Кроме того, и сам метод электрофореза предполагает биологическое воздействие постоянного тока на кожу. При помощи электрофореза в организм проникает около 5-10% вещества, которое использовалось во время процедуры. Препарат усиливает кровоток и стимулирует активное возобновление клеток. Дефибриллятор. Энергия разряда конденсатора не только привела к возникновению жизни на Земле, но и может вернуть жизнь людям, у которых клетки сердца перестали синхронно сокращаться. Асинхронное (хаотичное) сокращение клеток сердца называют фибрилляцией. Фибрилляцию сердца можно прекратить, если пропустить через все его клетки короткий импульс тока. Устройство, обеспечивающее электрический разряд, прекращающий фибрилляцию сердца, называют дефибриллятором. 3.4. Электростатика в промышленности Электризацию используют для окраски, например, автомобилей, на конвейере. Корпус автомобиля заряжают положительно, а частицы краски отрицательно. Одноименно заряженные частицы краски отталкиваются друг от друга и притягиваются к корпусу, поэтому слой краски получается тонкий, равномерный и плотный. С помощью электризации получают искусственные ковры и меха. Для этого измельченные частички шерсти, хлопка или искусственных волокон электризуют, продувая сквозь заряженную металлическую сетку, а на покрытую клеем тканевую основу помещают заряд противоположного знака. Притягиваясь к основе и отталкиваясь друг от друга, частички равномерно распределяются по основе и плотно приклеиваются. После просушки поверхность становится пушистой или ворсистой. На явлении электризации основано и действие электрокопировальных аппаратов. Свет, отраженный от копируемого документа, падает на положительно заряженную пластину. Из освещенных мест заряд стекает, в результате чего на пластине возникает невидимое «электрическое изображение». Затем на пластину насыпают тонкий слой отрицательно заряженного красящего порошка. Он притягивается к положительному «электрическому изображению», и оно становится видимым. Потом пластину прижимают к бумаге, на которой получается четкий отпечаток. Полученное на бумаге изображение для прочности «припекают» миниатюрной печкой Заключение Проведя исследовательскую работу по данной теме, я открыл для себя много нового. Во-первых, я познакомился с историей изучения этого вопроса. Изучил процесс возникновения статического электричества. При соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Причем электризация происходит не только при трении двух тел, известны еще и другие способы: электризация световой энергией, электризация нагреванием, электризация при химической реакции, электризация давлением. Мне очень понравилась практическая часть моей работы с проведением опытов, которое стимулировало мою работу. Я узнал много интересного и нового о полезных и вредных воздействиях статического электричества. Например, для меня стало открытием, что действие многих приборов основано на законах электростатики, что электризация широко используется в промышленности. В целом я сделал для себя вывод, что статическое электричество не приносит большого вреда для меня и близких мне людей. Мне бы хотелось в дальнейшем продолжить эту работу и познакомиться поближе с другими способами электризации, о которых я узнал в своей работе. Полученные мной знания в процессе изучения данной темы пригодятся мне в жизни, и я с удовольствием могу продемонстрировать своим одноклассникам опыты, которые я проводил Список литературы и источников Алексеева М.Н. Физика – юным: Теплота. Электричество. Кн. для внеклассного чтения. - М.: Просвещение, 1980. Биологическое действие статического электричества - http://www.traktat.ru/tr/referats/id.9398.html Достоинства и недостатки статического электричества - http://www.electrofaq.com/FAQ2.htm Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике: Учеб. пособие для учащихся сред. шк. – М.: Просвещение, 1986. Роджерс Э. Физика для любознательных – М.: Мир, 1971. Статическое электричество http://www.refport.ru/ref-6976.html Энциклопедический словарь юного физика / Сост. Э 61 В.А. Чуянов.- 3-е изд., испр. и доп.- М.: Педагогика-Пресс,1995. Статическое электричество http://ru.wikipedia.org/wiki/Статическое_электричество Энциклопедия «История открытий», Москва « Росмен», 1997. |