Материал опубликовала

Педагогический стаж составляет 30 лет; высшая квалификационная категория. Достижения: победитель конкурсного отбора "Лучшие учителя 2022"

Россия, Тюменская обл., Заводоуковск

Материал размещён в группе «Работы наших учеников!!!»

#4 класс #Окружающий мир #Школьное образование #Проектная деятельность #Исследовательская работа

Исследовательский проект "Что такое статическое электричество?"

СТАТЬЯ

Введение.

Однажды спускаясь из квартиры вниз, я держалась за лестничные перила шерстяной варежкой. В какой-то момент я услышала слабое потрескивание и почувствовала на кончиках пальцев руки небольшой удар тока. Я поинтересовалась у родителей, отчего это происходит. Они сказали, что это статическое электричество. Я удивилась, как электричество могло оказаться на перилах, ведь ни каких электрических проводов на них нет? В следующий раз, чтобы избежать неприятного покалывания, я спустилась по лестнице, не держась за перила. В этот раз ни чего не произошло.

У меня возникла гипотеза: возможно, статическое электричество возникает в результате трения каких-то тел? Если в результате трения человек испытывает неприятные ощущения, значит, статическое электричество приносит вред.

Чтобы проверить данную гипотезу, я решила провести исследование и узнать, что такое статическое электричество.

Цель работы: изучение статического электричества.

В соответствии с целью были определены следующие задачи:

собрать теоретический материал по теме: «Статическое электричество»;
провести опыты со статическим электричеством, объяснить их с научной точки зрения;
выяснить причины проявление статического электричества в окружающей среде, как с положительной, так и с отрицательной стороны;
узнать способы и средства для борьбы с вредным накоплением электрических зарядов;
познакомить с результатами исследований своих одноклассников.

Объект исследования: статическое электричество.

Предмет исследования: образование статического электричества в окружающей среде.

Этапы исследования.

Этапы исследования	Цель	Методы
1этап. Теоретическое исследование проблемы.	Собрать теоретический материал по теме исследования. Узнать, что такое статическое электричество; каковы причины возникновения статического электричества.	Посмотреть 30 серию сериала «Почемучки» по теме «Статическое электричество. https://www.youtube.com/watch ?v=cTPPGFTNOPk&ab_channel=%D0%A4%D0%B0%D0%BD%D1%84%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%A2%D0%92 Изучить литературу в сети Интернет. Спросить у учителя физики.
2 этап. Практическое исследование проблемы.	Провести опыты со статическим электричеством, дать объяснение с научной точки зрения. Узнать: - какие материалы, при трении могут электризоваться; -в чем причины возникновения статического электричества; - все ли вещества электризуются; - узнать способы и средства для борьбы с вредным накоплением электрических зарядов.	Проведение опытов и экспериментов, наблюдение, моделирование и анализ полученных результатов.
3 этап. Практическое использование результатов исследования.	Познакомить с результатами исследований своих одноклассников.	Презентация результатов исследования.

Место проведения исследования: квартира, классный кабинет, НаукоЛаб.

Теоретическое исследование проблемы

Что такое статическое электричество и

причины возникновение статического электричества.

Электричество – одно из важнейших физических явлений, применяемых в повседневной жизни. Его можно встретить везде. Чтобы приготовить еду, погладить, постирать и зарядить телефон, нам необходимо электричество, которое поступает к нам по проводам.

Но это электричество, которое человек приручил. Есть же еще статическое электричество, которое можно встретить и дома, и в школе, и в морском мире тоже есть электричество, которое испускают живые существа, такие как электрический скат, электрический сом и электрический угорь, а еще грозовые молнии – это тоже «дикое» электричество.

Что же знают люди об электричестве? Немного истории…

Слово «электричество» происходит от слова «электрон», которым древние греки называли янтарь. Ещё в 600 году до н. э. греки обратили внимание, что если янтарь потереть об овечью шкуру, то он начинает притягивать некоторые предметы: перья, стружку, маленькие кусочки бумаги пробки и т. п. Об этом я узнала из мультфильма серии «Почемучка».

Древние люди очень боялись проявления статического электричества, так как не знали природы его возникновения. Хотя современному человеку понятно, что молния и гром возникают из-за движения воздушных потоков, и из-за их трения происходит разделение электрических зарядов. Люди придумали себе защиту от молнии - молниеотвод (или громоотвод). Это железный шест, который помещают как можно выше. Ведь электрический заряд пробегает по самому короткому пути, а значит между самыми ближайшими предметами.

В 1672 года Отто фон Геррик построил первый генератор статического электричества. В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток. Такие вещества стали называться «проводниками».

В 1733 году француз по имени Шарль Дюфе открыл положительные и отрицательные электрические заряды, хотя он думал, что это были два разных вида электричества. А в 1800 году Алессандро Вольта изобрёл батарею. Это изобретение дало людям первый постоянный и надёжный источник энергии и повлекло за собой все важные открытия в этой области.

Как же возникает статическое электричество?

Из литературы я узнала, что все тела, которые нас окружают, состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. Массу атома представляет ядро, внутри которого находятся частицы двух видов: протоны, которые имеют положительный заряд (обозначим его знаком +) и нейтроны, они не имеют заряда. Протоны находятся в неподвижном состоянии. А вокруг атомного ядра вращаются электроны, обладающие отрицательным зарядом (обозначим их знаком -). В состоянии покоя количество протонов и электронов одинаковое, и атом является нейтральным. При трении отдельные электроны атомов отрываются и переходят на атом другого предмета. И когда на поверхности одного атома становится больше отрицательных частиц, а другого меньше и образуется статическое электричество. Еще я узнала, что одинаковые по знаку заряды – отталкиваются друг от друга, а разные – притягиваются.

Наэлектризованные тела либо притягиваются, либо отталкиваются. Для этого я решила провести несколько опыт, чтобы узнать, когда все это происходит.

Практическое исследование проблемы

Практическую часть я начала с проведения опыты со статическим электричеством. Результаты исследования отражала в таблице.

№ опыта	Используемые материалы	Содержание исследования	Вывод
1	Воздушный шарик, шерстяная варежка	Воздушный шарик я поднесла к стене, шарик упал на пол. Потрем шарик о шерстяную варежку. Поднесем снова шарик к стене. Он прилипает к поверхности и держится, даже если его отпустить.	Ни чего не произошло, т.к шарик и стена – нейтральны. При натирании воздушного шарика шерстью, невидимые отрицательные заряды перемещаются с шерсти на шарик. В результате отрицательно заряженных зарядов в нем становится больше. Заряженный шарик создает вокруг себя электрическое поле, которое воздействует на стену и притягивается к ней. Делаю вывод: по-разному заряженные тела притягиваются.
№ 2	Полиэтиленовый пакет, разрезанный на узкие полоски, шерстяная варежка	Разрежем полиэтиленовый пакет на тонкие полоски. Разложим его на столе и потрем шерстяной варежкой. Соединим полоски в «кольцо».	Полиэтиленовые полоски начинают «танцевать»- разлетаться в разные стороны, отталкиваться друг от друга. Электроны (отрицательно заряженные частицы) переместились с варежки на полиэтилен. Все полоски получили отрицательный заряд, а одинаково заряженные частицы отталкиваются. Если внутрь полиэтиленового «кольца» просунуть руку, полоски устремятся к ней. Полоски получили отрицательно заряженные частицы, поэтому они отталкиваются друг от друга Делаю вывод: одинаково заряженные предметы отталкиваются.
№ 3	Раковина и водопроводный кран, шерстяная варежка, воздушный шар	Потрем шарик о шерстяную варежку, затем поднесем его к тонкой струйке воды. Вода меняет свою траекторию. Струя воды должна быть тонкая, иначе шарику не справиться с ней, ведь статическое электричество, скапливающееся на шарике, относительно мало. Если струйка воды коснется шарика, он потеряет свой заряд.	Статическое электричество, которое создали, натерев воздушный шарик, притягивает струю воды, изгибая ее в сторону воздушного шарика, как по волшебству. Если шариком коснуться воды, то лишние электроны перейдут в воду. Шарик и вода станут электрически нейтральными, поэтому струйка снова потечет ровно. Вывод: В воде электроны могут свободно перемещаться.
№ 4	Шерстяная варежка, воздушный шар, соль, перец.	Предварительно перемешала в блюдечке соль и перец. Потрем шарик шерстяной варежкой, поднесем его к блюдечку с солью и перцем. Перец устремился к шарику, а соль осталась в блюдечке.	Электроны, находящиеся в перце имеют положительный заряд, и притягиваются к отрицательно заряженному шарику. Соль не притягивается к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются плохо. Когда мы поднесли к соли заряженный шарик, ее электроны все равно остались на своих местах. Вывод: есть тела, в которых электроны перемещаются плохо.
№ 5	Резиновое кольцо, мелконарезанная бумага, шерстяная варежка	Потрем резиновое кольцо шерстяной варежкой, поднесем его к мелконарезанной бумаге, она осталась неподвижна.	Нарезанная бумага не притянулась к резиновому кольцу, так как резина является диэлектриком – материалом, который плохо проводит электричество. Вывод: есть тела, которые плохо проводят электричество.
№ 6	Антисептик, два воздушных шарика, шерстяная варежка, вода	Потрем оба шарика шерстяной варежкой. Подвесим на веревочке: шарики оттолкнутся. Распылим на шарики специальное средство- «Антистатик», шарики соединились. Повторим данный опыт с водой. Шарики так же притягиваются.	Шарики оттолкнулись, так как были наэлектризованы. После опрыскивания «Антистатиком» шарики потеряли статические заряды, поэтому притянулись. Вывод: увлажнение воздуха в помещении, «Антистатик» снимают «статическое электричество».

Способы защиты от негативного воздействия статического электричества

Следующим этапом работы стало изучение вопроса «Как защитить себя от негативного воздействия статического электричества в домашних условиях?». В ходе опытов я выяснила, что есть предметы и вещества, которые не электризуются, значит, есть и способы защиты от негативного влияния электричества.

Статическое электричество - вещь неопасная, но малоприятная. Чаще всего испытываем воздействие этого электричества, когда снимаем одежду, здороваемся друг с другом, прикасаемся к железному предмету.

В нас постепенно накапливается дисбаланс заряженных частиц. Это происходит в результате трения о спинку сиденья в автомобиле, в ходе ходьбы. А любое трение способствует тому, чтобы откуда-то на что-то переходило некоторое количество электронов. И вот мы превращаемся в заряженное материальное тело, которое при соприкосновении с любым проводником обязательно разрядится.

Но как снимать статическое электричество с себя и окружающих предметов? Есть несколько нехитрых способов:

Повышение влажности воздуха. Если уровень влажности воздуха в помещении хоть выше обычного, то воздух, пропитанный влагой, станет для вашего тела отличным «разрядником». Я обратила внимание, что в летний период человек меньше испытывает негативное воздействие статического электричества, т.к из-за жары тело человека и его одежда становятся влажными. В квартире можно установить увлажнитель воздуха, либо поставить емкости с водой. Она будет испаряться и увлажнять воздух.
Можно разрядить себя. Для этого нужно взять любое небольшое изделие из стали, например, чайную ложку или пинцет. Положительный заряд тела распространится на нее. Затем надо краем ложки к батарее отопления или другому металлическому предмету большого размера. Электрическая искра проскочит не между вашими пальцами и ложкой, а между ложкой и батареей. В этом случае никаких отрицательных ощущений вы не переживете. Только действие это надо будет повторять через некоторое время снова, ведь заряд в вас накопится вновь.
Одежда, сама по себе, не накапливает ни положительный, ни отрицательный заряд. Чтобы он накопился, нужно, чтобы между деталями одежды происходило трение. А трение возникает во время ношения одежды, ее снятия. Т.е заряд копится не в самой одежде, а в теле человека. Только когда мы ее снимаем, проскакивает искра. Особенно сильная искра возникает, когда снимаем одежду, изготовленную из синтетических тканей. И мы ее реально можем увидеть, а не только услышать. Чтобы во время ношения одежды из синтетики не накапливался статический заряд, нужно стирать ее со специальными кондиционерами, которые нейтрализуют статическое электричество. Вместо кондиционера можно использовать обычную пищевая сода. Надо 1/4стакана соды высыпать прямо в стиральную машинку. Можно прополоскать белье, добавив в воду 50 мл дистиллированного уксуса. Еще одна маленькая хитрость - к одежде, которая подвержена току, можно приколоть с внутренней стороны металлическую булавку, заколку, брошку или просто положить немного мелочи в карман. Статическое электричество быстро уйдет на проводящий металл, и не будет скапливаться на одежде.
Иногда статический разряд проскакивает между автомобилем и пассажиром. Сидя за рулем, человек двигается и создает трение. Заряд копится, а коврики из резины препятствуют разрядке. Когда человек выходит из машины, прикасается к железному корпусу машины, происходит разрядка. Приятного мало, потому следует запастись специальными антистатиками. Распылив их на чехлы кресел, вы воспрепятствуете тому, чтобы во время трения они накапливали в вас положительный заряд. Существуют еще специальные полоски, которые крепятся под задним бампером. Кончик такой полоски, постоянно соприкасаясь с землей, будет препятствовать накоплению статики в машине. Чтобы спастись от статического электричества, можно носить перчатки
Некоторые модели телефонов имеют металлические детали в своем корпусе, от соприкосновения с которыми может проскочить мелкая искра. Но как я писала выше, снимать статическое электричество надо не с телефона, а с его владельца. Для этого надо избавьтесь от накопленного положительного заряда в своем теле, и телефон «успокоится».
При установлении розеток в квартире, лучше выбирать их с заземлением. Таким способом можно заземлить свои электроприборы.
Электричество способно накапливаться на предметах. Для того, чтобы это исправить – нужно чаще проводить влажную уборку, тщательно протирая мониторы. Таким образом, накопление тока на поверхностях предметов и в воздухе уменьшится.
Можно заняться разведением комнатных растений, которые не только очищают воздух и синтезируют кислород, но и снижают электростатическое поле. Эффективностью в этом плане: драцена, фикус, лимон, бегония, эхеверия и др.
Волосы лучше мыть 1 раз в 2-3 дня, а не ежедневно, т.к при ежедневном мытье повышается сухость волос и электронов в таких волосах накапливается больше. Если волосы приучены к ежедневному мытью, можно на влажные волосы нанести спреи, масла, лосьоны, которые препятствуют накоплению электричества. При выборе головного убора лучше склоняться к натуральным материалам.

На промышленных предприятиях тоже используют различные способы защиты от статического электричества: устанавливается заземление, увлажнители воздуха, созданы специальные антистатические браслеты.

Но статическое электричество приносит не только вред, но и пользу. Со временем люди «приручили» статическое напряжение и научились извлекать из него выгоду. Так явление успешно используется: накопленный заряд помогает при изготовлении и нанесении этикеток; благодаря данному электричеству очищают газы от примесей; используют для качественной порошковой покраски автомобилей. Благодаря статическому электричеству краска равномерно и прочно прилипает к поверхности машины.

Выводы.

Практическое использование результатов исследования.

В ходе исследования я узнала, что такое статическое электричество и как оно образуется. Я подтвердила свою гипотезу о том, что статическое электричество образуется, если потереть предметы друг о друга. Я выяснила, что притягиваются только предметы с разноименными зарядами, а с одноименными – отталкиваются. Есть предметы, в которых электроны перемещаются плохо, поэтому они остаются нейтральными.

После изучения теоретического материала и проведения опытов, я могу объяснить, почему трещит и искрится одежда, почему раздаются щелчки, когда я прикасаюсь к перилам лестницы шерстяной варежкой, почему «дерется» машина, почему вслед за расческой поднимаются волосы.

Я познакомилась со способами «борьбы» со статическим электричеством и рассказала о них своим одноклассникам. Разработала буклеты, которые вручила одноклассникам, их родителям, педагогам и ученикам школы (Буклет представлен в приложении). Надеюсь, мои рекомендации помогут избавиться от негативного влияния статического электричества.