Информационно – исследовательский проект "Электричество в комнате"

Информационно – исследовательский проект
«Электричество в комнате»
1.2. Оглавление
2 Описание проекта
2.1 Введение
2.2 Этапы проекта и ожидаемые результаты
1 этап - организационный
1 Сбор информации
2 этап - теоретический
1 Что такое электричество.
2 Откуда берется электричество.
3 Компактные источники энергии.
4 Виды современных батареек.
5 Изобретение первой лампы накаливания.
6 Виды осветительных приборов.
3 этап - практический
1 Создания простой последовательной электрической цепи.
4 этап - итоговый
1 Встраивание схемы для освещения в макет комнаты.
2.3 Выводы.
2.4 Рефлексия проектной деятельности.
3 Информационно-методическое обеспечение.
4 Приложение.




2. Описание проекта.
2.1. Введение.
Актуальность темы исследования: нажмите кнопку проигрывателя, и из динамика сразу польется звук. Нажмите кнопку на пульте телевизора, и через несколько секунд на экране появится картинка. Эти чудеса происходят благодаря волшебству электричества - вида энергии, который приводит в действие всю технику у вас дома.
Идея проекта: вокруг нас множество электрических приборов, но мы не знаем, из чего они состоят и как работают.
Цель проекта: создать макет комнаты с настоящим освещением.
Задачи, поставленные для реализации проекта:
- Выяснить, что такое электричество.
- Узнать, откуда берется электричество в наших домах.
- Узнать, какие типы ламп применяются для освещения.
- Найти свой источник энергии для макета комнаты.
- Выяснить, какие элементы необходимы, их названия и свойства.
- Узнать, как правильно соединить эти элементы в цепь для достижения цели.
Гипотеза: я предполагаю, что визуальное оформление электрической цепи со светящимся светодиодом в виде освещения макета комнаты будет очень необычным и познавательным.
Вид проекта:
- по содержанию - исследовательско-информационный
- по комплектности - межпредметный
- по количеству участников - индивидуальный
- по продолжительности - краткосрочный

2.2. Этапы проекта и ожидаемые результаты.
1 этап – организационный.
Объект исследования: электрическая цепь.
Предмет исследования: создание своей схемы для освещения макета комнаты.
Методы исследования: изучение литературы, наблюдение, эксперимент, анализ полученных результатов.
2 этап – теоретический.
Что такое электричество.
Электричество (от греч. elektron – янтарь, так как янтарь притягивает легкие тела), или ток начали использовать только в 1800 году, когда итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта изобрёл первую в мире батарею и тем самым дал первый надёжный постоянный источник электроэнергии.
А как же возникает электричество?Всё вокруг состоит и малюсеньких частиц, которые не видны человеческому глазу, – атомов. Атом состоит из более мелких частиц: в центре – ядро, а вокруг него вращаются электроны. Ядро состоит из нейронов и протонов. Электроны, которые вращаются вокруг ядра, имеют отрицательный заряд (-), а протоны, которые находятся в ядре, – положительный (+). Обычно количество электронов в атоме совпадает с количеством протонов в ядре, поэтому атом не имеет заряда – он нейтрален.
Бывают такие атомы, у которых может не хватать одного электрона. Они имеют положительный заряд (+) и начинают притягивать электроны (-) из других атомов. И в этих, других атомах электроны слетают со своих орбит, меняют траекторию движения. Движение электронов от одного атома к другому приводит к образованию энергии. Эта энергия и называется электричеством.
Откуда берется электричество.
Мы получаем электричество благодаря большим электростанциям. Существует несколько видов электростанций, в зависимости от того, какая энергия преобразуется в электричество (приложение 1).
Далее полученное электричество по огромным кабелям, через трансформаторы, попадает в наши дома.
Компактные источники энергии.
Батарейка. Это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Батарейка – это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса.
Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью опытов Гальвани был не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. Явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки.
Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого – Алессандро Вольта. 200 лет назад он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком. Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает напряжение. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.
Таким образом, гальванический элемент (батарейка) — это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой.
Виды современных батареек.
Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек. Батарейки бывают разнообразной формы или размеров. Некоторые – маленькие как таблетка, или тонкие, как карточка. Некоторые – величиной с холодильник. Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия. Наиболее распространенные батарейки по типу электролита - солевые батарейки, алкалиновые (щелочные) батарейки, серебряные батарейки, литиевые батарейки (приложение 2).
Все известные элементы питания различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. В них создается электрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны передаются от одного из них к другому.
Изобретение первой лампы накаливания.
С древних времен люди искали способы освещения в ночное время. Например, в Древнем Египте и Средиземноморье использовались аналоги керосиновой лампы. Для этого в особые глиняные сосуды вставлялся фитиль из хлопчатобумажной ткани и наливалось оливковое масло. Жители побережья Каспийского моря использовали похожее устройство, только вместо масла в сосуд наливали нефть. В Средние века глиняные светильники сменили свечи из пчелиного воска и сала.
Но во все времена ученые и изобретатели искали возможность создать долговечный и безопасный осветительный прибор.
После того как человечество узнало об электричестве, исследования вышли на качественно новый уровень.
Споры о том, кто был истинным изобретателем лампы накаливания, ведутся по сей день. На самом же деле, великое открытие состоялось благодаря упорной работе многих ученых. В основном, фигурируют два имени – Томас Эдисон и Александр Лодыгин.
Именно Эдисон создал первую промышленную компанию по производству ламп накаливания. Большой заслугой стало то, что он сумел добиться длительной продолжительности работы – более 1200 часов – благодаря использованию карбонизированного бамбукового волокна.

Современные виды осветительных приборов.

Лампа накаливания до конца прошлого столетия активно использовалась повсеместно, пока не были изобретены более современные и эффективные лампы (приложение 3).
Как считают большинство специалистов, будущее освещения - за лампами и светильниками на светодиодах. В качестве источника света в приборах используются светодиоды, которые излучают свет в момент прохождения тока через полупроводниковые кристаллы.
Выводы 2го этапа - я могу сделать макет настоящей комнаты с освещением с помощью современных устройств - светодиода со своим источником энергии в виде алкалиновой батарейки. Для этого нам необходимо создать последовательную электрическую цепь.
3 этап - практический.

Создания простой последовательной электрической цепи.
Для создания простой последовательной электрической цепи нам понадобится (Приложение 4):
- источник тока - алкалиновая батарейка крона 9 В
- разъем для батарейки 9 В
- потребитель электроэнергии - обычный выводной светодиод
- замыкающее и размыкающее устройство (переключатель)
- соединительные провода
- резистор
С первого взгляда понятно, для чего нужны первые 5 компонентов, но для чего же нужен резистор? Основная ценность резисторов в том, что их можно использовать для изменения силы тока и напряжения в цепи. А это значит, что вы станете настоящими хозяевами своей цепи и будете сами решать, как она должна себя вести.
Ключом к управлению током и напряжением в цепи является закон Ома, который позволяет рассчитать, какой резистор необходим для конкретной цепи.
Впервые подключив светодиод напрямую к 9-вольтовой батарейке, он ненадолго загорелся, потом быстро стал горячим и затем погас. Так я сжег свой первый светодиод. Светодиод сгорел потому, что через него шел слишком большой ток. Резисторы ограничивают силу тока, и, если подобрать резистор с подходящим значением сопротивления, сила тока, проходящего через светодиод, будет достаточной для того, чтобы он светился, но недостаточной для того, чтобы он сгорел.
Проделаем следующие шаги :
- Определяем выводы светодиода. Выводами светодиода служат две ножки разной длины. Светодиод устройство полярное: ток через него может идти только в одном направлении, а значит, включать его в цепь нужно определенным образом. Более длинная ножка называется анодом, а более короткая катодом. Анод нужно подключать к плюсу батарейки, а катод к минусу (приложение 5).
- Соединение светодиода с резистором. Необходимо обмотать конец любого из выводов резистора вокруг короткой ножки (катода) светодиода.
- Соединение переключателя со светодиодов с помощью провода, зачищенного на концах. Обматываем концы провода вокруг длинной ножки светодиода и ножки переключателя.
- Подключение к разъему для батарейки. Нужно обмотать красный вывод разъема вокруг ножки переключателя, а его черный вывод скрутить со свободным выводом резистора.
- Да будет свет! Подключаем разъем к батарейке, ставим переключатель в положение ВКЛ, и светодиод загорится (приложение 5, рис. 1-4).
Результатом моих действий вышла последовательная электрическая цепь со светодиодом, которым можно управлять с помощью переключателя, а так же мое понимание, как она должна быть устроена, для ее правильной работы.

4 этап - итоговый.
Для практического применения последовательной схемы со светодиодом был собран макет комнаты из картона, куда были встроены 2 схемы в виде потолочного светильника и настольной лампы (приложение 6).
2.3. Выводы.

В результате своей работы я узнал, что же такое электричество, откуда оно берется, историю изобретения и виды современных ламп и батареек.
Я смог показать, что простую электрическую цепь может собрать даже ученик начальных классов и нашел для нее практическое применение.

2.4. Рефлексия проектной деятельности.

Жизнь современного человека невозможно представить без электричества. Промышленность, сельское хозяйство, наука, медицина, радио и телевидение, интернет, многочисленные виды связи, бытовые приборы и устройства, системы отопления и кондиционирования воздуха, освещение городских улиц и автодорог – это лишь незначительная доля применения электричества в современном мире. Для меня крайне важно разобраться в принципах работы всевозможных электрических приборов для того, чтобы в будущем я мог изобрести что то, крайне необходимое человечеству.

3.Информационно-методическое обеспечение.
1. Даль,Эйвинд Нидал, Электроника для детей. Собираем простые схемы, экспериментируем с электричеством/ Э.Н. Даль; пер. с англ. И.Е. Сацевича;( науч.ред. Р.В. Тихонов). - М.:Манн, Иванов и Фербер, 2018.
2.https://blog.tutoronline.ru/otkuda-berjotsja-jelektrichestvo
3.https://osvescheniepro.com/lampy/nakalivaniya/kto-izobrel.html
4.https://morflot.su/russkogo-izobretatelja-jelektricheskoj-lampy/
5.https://gipermarketdom.ru/articles/vidy-lampochek-kakie-luchshe-i-v-chyem-raznitsa/
6.https://docbaza.ru/naurok/nachalnye_klassy/text-84499559.html
7.https://www.sites.google.com/site/celovekkotoryjizobreelxxvek/kakova-priroda-elektromagnitizma-v-zivyh-organizmah/terenteva-s/aktualnost-primenenia-elektricestva-v-zizni-celoveka