Проект на тему Электрический ток и его применение в электронике

Коммунальное государственное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №62»
Ученик 1 «В» класса
Ларочкин Даниэль
«Электрический ток и его применение в электронике»
Направление: Научно-исследовательский проект
Секция: Физика и техника.


Руководитель:
Нефедова О.А. учитель начальных классов
Караганда 2017г
Оглавление
План исследования. Обоснование проекта 2
Введение.3
Теоретическая часть:
Что такое электрический ток. Основные понятия. Полярность.4
Применение электрического тока в электронике.4
Техника безопасности при обращении с электрическим током.5-6
Практическая часть:
Описание электронного конструктора «Знаток».7
Эксперимент 1.8
Эксперимент 2.8
Эксперимент 3. 9
Заключение. 10
Список использованной литературы. 11
Приложения. 12-14
План исследования:
Этапы работы
1.Выяснить, что такое электрический ток.
2.Собрать информацию о применении электрического тока.
3. Техника безопасности при работе с током
3.Практическая часть
1) Описание электронного конструктора «Знаток»
2)Эксперимент 1
3)Эксперимент 2
4)Эксперимент 3
Обоснование проекта.
Я выбрал именно эту тему, потому что мне интересно понять, какое значение имеет в жизни ток и насколько она важен .Я хочу узнать о токе и узнать откуда она берется.
Я задумался, а как он появляется? Какую пользу или вред он приносит людям? Мне стало интересно. И я решил заняться его исследованием.
Введение.
В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Что же такое электричество, всегда ли люди знали о нём?
Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Как, например, можно обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе.
Этот волшебник – электричество. В чём же заключается суть электричества? Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это вещество, способное проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток частиц выполняют определённую работу.
Это явление и называется «электрический ток». И именно этому явлению я посвящаю свою первую научно-исследовательскую работу.
Целью данной работы является изучение действия электрического постоянного тока при изменении полярности источника питания.
На основе проведения различных экспериментов с электрической цепью в конце своей работы я сделаю выводы о работе электрического тока.

Теоретическая часть.
1.Что такое электрический ток. Основные понятия. Полярность.
В природе существует два вида электричества. Одно называется статическим. Оно покоится на одном месте. Иногда, например, слышно, как потрескивает синтетическая одежда, когда её снимаешь. Это и есть пример статического электричества.
Второй вид электричества называется электрический ток. Он умеет “бегать” по проводам. Этот вид электричества используется для освещения, обогрева наших домов и приводит к движению машин.
Так что же такое электрический ток?
Электрический ток – это направленный поток заряженных частиц. Существуют два вида электрического тока: переменный и постоянный. В качестве питания электронных схем в основном используют постоянный ток. Электричество подобно воде в реке. Как вода в реке движется от одной точки к другой под действием силы притяжения, так и электрический ток движется от положительного вывода источника питания к отрицательному.
В моих экспериментах источником питания будут батарейки с двумя выводами (с двумя разными подсоединения на концах): + (положительным) и – (отрицательным). Это называется полярность. Во всех схемах, которые я буду собирать, необходимо правильно соблюдать полярность, иначе эксперимент не получится, или даже может сгореть какой-либо элемент схемы. Далее в практической части мы подробнее ознакомимся с влиянием полярности при сборке схем.
Применение электрического тока в электронике.
Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник. Ставим подогревать пищу в микроволновую печь. Пользуемся лифтом. Едем в трамвае, разговариваем по сотовому телефону. Трудимся на промышленных предприятиях, в банках и больницах, на полях и в мастерских, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.
Сейчас в домах и на предприятиях работают электромеханизмы, заменяя труд многих людей. Некоторые материалы, например металлы, пропускают через себя электричество. Они называются проводниками. Для подачи электричества из одного места в другое используют металлические провода.
Материалы, которые не пропускают электричество, такие как резина и пластики, называются изоляторами. Провода, пропускающие электричество, покрыты пластиком, чтобы защитить людей от удара током.
В то же время в современном мире нас повсюду окружает электроника. Это и современные автомобили, и компьютеры, и мобильные телефоны. Список примеров может быть бесконечным. Но каким бы сложным не было устройство, оно состоит из очень простых компонентов (как например, любое здание состоит из простых кирпичей).
Изучению таких «кирпичиков» и созданию из них более сложных схем и будет посвящена моя работа.
Техника безопасности при обращении с электрическим током.
И взрослым и детям следует помнить о том, что ток – невидим, а потому особенно коварен. Что не нужно делать взрослым и детям? Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам. Недалеко от линий электропередач, подстанций не останавливайтесь на отдых, не разводите костров, не запускайте летающие игрушки. Лежащий на земле провод может таить в себе смертельную опасность. Электрические розетки, если в доме маленький ребёнок, – объект особого контроля.
Электрический ток ничем не пахнет, не имеет цвета, не издает звуков и не осязается, поэтому предупредить человека о своем присутствии не может. О нем просто надо знать или быть предельно осторожным.
Для безопасной работы над сборкой схем необходимо соблюдать следующие основные правила:
Так как в цепи находится ток, то нужно крайне осторожно собирать электрическую цепь: соблюдать полярность, все выключатели должны быть разъедены в момент сборки, а руки не должны быть влажные.
Быть внимательным с вращающимся оборудованием (двигатель, пропеллер), входящим в электронный конструктор.
Основные правила техники безопасности при работе с определенными электрическими приборами непременно указаны производителем в инструкции, поэтому всегда необходимо внимательно читать их и следовать им на практике.
В своей работ е во время проведения экспериментов я также строго следовал инструкции, приложенной к комплекту электронного конструктора «Знаток».
Следует помнить, что большинство проблем в электрических цепях связано с неправильной сборкой. Поэтому следует всегда внимательно проверять правильность собранной схемы, в соответствии с инструкцией. Нельзя дотрагиваться и близко приближаться к вращающимся элементам электрической цепи (например, пропеллер) и нельзя допускать перегрева элементов электрической цепи. В целом, всегда следует помнить о том, что электричество опасно! Никогда нельзя играть с выключателем, штепселем или прибором, включенным в сеть, потому что человека может ударить током.
Практическая часть.
Описание электронного конструктора «Знаток»
Практическая часть моей исследовательской работы была проведена с использованием электронного конструктора “Знаток” и включает в себя 3 эксперимента.
Данный конструктор абсолютно безопасен и прост в обращении. Но следует соблюдать некоторые правила при работе с ним:
Соблюдать полярность. Некоторые элементы имеют в своей маркировке «+». При сборе схем следует обязательно обращать на это внимание.
При сборе схем следует надавливать пальцем не на середину детали, а по краям, то есть в точках крепления.
Для удобства пользования все детали используемого для опытов конструктора отличаются цветом, маркировкой, пронумерованы и легко узнаваемы. Сборка схем во время экспериментов будет осуществляться на монтажной плате при помощи «платяных» кнопок.
Описание деталей конструктора:
Монтажная плата – платформа для сборки на ней деталей. Для удобства монтажа на ней есть специальные выступы, на которые крепятся элементы.
Провода. Синие жесткие провода используются для соединения деталей. Они используются для подачи электричества и не влияют на характеристики цепи. Провода различаются по длине для того, чтобы было удобно располагать детали на монтажной плате.
Батареи. В данном конструкторе применяются батареи размера АА и аккумуляторы аналогичного размера.
Электродвигатель. Его ещё называют мотором. Он превращает электричество в механическое движение.
Выключатель. Он имеет два положения: замкнуто (ON), когда ток течет через выключатель и разомкнуто (OFF), когда выключатель разрывает цепь и ток не течёт.
Кнопка. Она пропускает ток, только когда на неё нажимают – как в дверном звонке.
Геркон. Это маленький стеклянный баллон, внутри которого расположены два разомкнутых металлических контакта. В таком состоянии геркон не проводит ток. Но если к нему поднести магнит, то контакты замкнуться (можно услышать лёгкий щелчок) и через них потечёт ток.
Краткое описание проведенных экспериментов на базе электронного конструктора «Знаток»:
Эксперимент 1. “Электрический фонарик” - Приложение 1. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи, выключатель и лампа с патроном.
Эксперимент 2. “Электрический вентилятор”- Приложение 2. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи, выключатель, электродвигатель и пропеллер.
Эксперимент 3. “Летающая тарелка” – Приложение 3. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи (2 комплекта), геркон, магнит, электродвигатель и пропеллер. При проведении каждого эксперимента было изучено воздействие постоянного тока на лампу (эксперимент 1), электродвигатель с пропеллером (эксперимент 2, 3) при изменении полярности их включения.
Пошаговое описание проведенных мною экспериментов и полученных в результате этого выводов приводится ниже.
Эксперимент 1. «Электрический фонарик» - смотри Приложение 1.
Подготовка к эксперименту: Собрал схему электрической цепи, согласно инструкции приведенной в Руководстве пользователя, входящей в состав Электронного Конструктора «Знаток».
После сборки схемы я замкнул выключатель (включив кнопку ON).
В результате этого лампа загорелась.
Далее я разомкнул выключатель (выключив кнопку OFF).
В результате лампочка погасла.
Затем я поменял местами лампу и выключатель.
После сборки схемы я снова замкнул выключатель (включив кнопку ON).
В результате этого лампа загорелась.
При этом ничего не изменилось.
В результате я сделал вывод, что перемена полярности включения лампы не влияет на работу схемы.
Благодаря этому эксперименту, я смог понять, по какому принципу работают электрические фонарики.
Эксперимент 2. “Электрический вентилятор” – смотри Приложение 2.
Подготовка к эксперименту: Собрал схему электрической цепи, согласно инструкции приведенной в Руководстве пользователя, входящей в состав Электронного Конструктора «Знаток».
Установил на электродвигатель пропеллер.
Замкнул выключатель (ON).
Пропеллер начал вращаться.
Разомкнул выключатель (OFF).
Пропеллер остановился.
Далее я поменял полярность включения электродвигателя.
Замкнул выключатель (ON).
В результате электродвигатель начал вращаться в другую сторону.
Благодаря этому эксперименту, я смог понять, по какому принципу работают простейшие электрические вентиляторы.
Эксперимент 3. “Летающая тарелка” – смотри Приложение 3.
Подготовка к эксперименту: Собрал схему электрической цепи, согласно инструкции приведенной в Руководстве пользователя, входящей в состав Электронного Конструктора «Знаток».
Установил пропеллер.
Приложил магнит к геркону.
В результате электродвигатель начал вращаться.
Затем я подождал, пока пропеллер начал вращаться очень быстро.
Как только пропеллер начал вращаться очень быстро, я резко отодвинул магнит.
В результате пропеллер взлетел вверх. (Примечание: здесь нужно быть предельно осторожным, так как пропеллер взлетает очень быстро и высоко).
Затем я поменял местами положительный и отрицательный полюсы электродвигателя.
Снова приложил магнит к геркону.
Направление вращения электродвигателя изменилось. Он стал вращаться против часовой стрелки.
В результате пропеллер больше не мог взлететь вверх.
При выполнении данного эксперимента я сделал вывод, что после перемены местами полюсов электродвигателя, схема стала работать как вентилятор с меньшей частотой вращения пропеллера.

Заключение.
В результате проведения выше описанных экспериментов, были получены следующие выводы:
В эксперименте “Электрический фонарик” изменение полярности включения лампы никак не отразилось на работе схемы.
В эксперименте “Электрический вентилятор” изменение полярности включения электродвигателя с пропеллером повлияло на изменение направления его движения.
Из эксперимента “Летающая тарелка” я также узнал, что изменение полярности включения электродвигателя с пропеллером повлияло не только на изменение направления его движения, но и также на скорость вращения. В первом случае (Рисунок 5) при включении схемы и его резкого отключения пропеллер взлетал с электродвигателя подобно “летающей тарелки”. При изменении же полярности в этой схеме частоты вращения пропеллеру не хватило, чтоб ему взлететь (Рисунок 6).
Подведем итог: изменение полярности в цепях электрического тока может повлиять на изменение направления и частоты вращения электродвигателя с пропеллером, но никак не влияет на работу лампочки.

Список использованной литературы:
Детская энциклопедия «РОСМЭН», Джейн Эллиотт и Колин Кинг. Перевод с английского Е.П. Коржева. ЗАО «Росмэн-Пресс», 2005.
Большая энциклопедия школьника. Джулия Брюс, Стив Паркер, Николас Харрис, Эмма Хелброу. Перевод с английского Е.А.Дорониной, О.Ю.Пановой. ООО Издательство «Эксмо», 2015.
Детский час. Рассказ об электричестве детям: http://detskiychas.ru/rasskazy/rasskaz_electrichestvo_detyam/Как получается электричество. Мастерская Эдисонов: http://www.kostyor.ru/moda/edison1.htmlВикипедия. Онлайн энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA
Магниты и магнитные свойства веществ: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/5789/%D0%9C%D0%90%D0%93%D0%9D%D0%98%D0%A2%D0%ABЭлектрический ток в повседневной жизни человека: http://elektroas.ru/elektricheskij-tok-v-povsednevnoj-zhizni-cheloveka
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Эксперимент 1. «Электрический фонарик»

Рисунок 1. Фото до изменения полярности.


Рисунок 2. Фото после изменения полярности.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Эксперимент 2. “Электрический вентилятор”
1068070151130

Рисунок 3. Фото до изменения полярности.


Рисунок 4. Фото после изменения полярности.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Эксперимент 3. “Летающая тарелка”
12700top

Рисунок 5. Фото до изменения полярности.-
Рисунок 6. Фото после изменения полярности.