Исследовательская работа "Электричество – это интересно" 10 класс




Научно-практическая конференция учащихся и педагогов
«Первые шаги в науку».
Предметная область – физика.
Исследовательская работа на тему:
«Электричество – это интересно»
Выполнила: ученица 10Б класса
МОУ Брянский городской лицей №27
Им.Героя Сов. Союза И.Е.Кустова
Евсикова Надежда
Научный руководитель:
учитель физики лицея №27
Новикова Елена Александровна
Брянск -2014-
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Постановка проблемы, методы решения поставленной проблемы,
предмет исследования, цели и задачи, гипотеза ……………………...…2
2. Введение ……………………………………………………..……..………2
3. Электричество. Основные понятия, обозначения и законы …………….4
4. Действие электрического тока на организм человека ……………...……5
5. Способы прохождения электрического тока через организм человека
…………………………………………………………………….7
6. Факторы, определяющие исход поражения электрическим током .….8
7. Защитные методы и оказание первой медицинской помощи при
поражении током …………………………………………………………..9
8. Неотпускающий ток …………………………………………………..….14
9. Предельнодопустимые величины напряжений и токов ………………..15
10. Молния как источник тока. Природа молний. Причины возникновения.
Значение . ………………………………………………………………....15
11. Виды молний……………………………………………………………...16
12. Если на вас «напала» молния …………………………………………....21
13. Интересные факты ………………………………………………………22
14. Гром ………………………………………………………………….……23
15. Расстояние от и до ………………………………………………..………23
16. Вам поможет лимон ………………………………………………….…..23
17. Заключение, основные выводы, актуальность работы …………….…..25
18. Использованная литература…………………………………………..….26
Проблема: Возникновение неотпускающего эффекта – почему??
Методы: Анализ литературных и интернет источников.
Предмет исследования: Электрический ток.
Цель: Определить причину возникновения неотпускающего эффекта.
3
Введение
Однажды, просматривая один фильм, я остановила свое внимание на
необычном эпизоде: человека, дотронувшегося до незащищенной
электрической конструкции, начал бить ток. У меня сразу же возник
вопрос почему он не может отдернуть руки ? По привычке, при
возникновении любых вопросов касательно физики, я направилась за
получением ответа на данный вопрос к своему старшему брату, потому
что он учиться в техническом университете и явно знает почему так или
иначе происходит. Надеясь получить исчерпывающий ответ, я была
потрясена, когда получила отказ в объяснении! А он сказал: «Если я тебе
сейчас расскажу причину, то ты быстро забудешь суть, так что тебе
следует самой найти ответ на интересующий тебя вопрос» И поиски
начались!!! Тема оказалась довольно интересной и достойной получить
звание исследовательской работы. В ходе работы одно цеплялось за
другое, но благодаря этому, мало того, что я получала более чем
подробный ответ на свой вопрос, так еще и узнала много других
интересных фактов.
Задачи:
1. Найти причину возникновения неотпускающего эффекта;
2. Узнать о действии, которое оказывает ток на организм
человека;
3. Установить факторы, оказывающие влияние на исход тяжести
поражения;
4. Определить предельно допустимые величины напрежений и
токов;
5. Получить знания по оказанию первой помощи при ударе током
и молнией;
6. Узнать лучше природу грома и молнии и других факторов,
непременно их касающихся;
4
7. Провести опыт, по получению тока из кислых фруктов и дать
этому объяснение;
8. Подвести итоги по работе, сделав соответствующие выводы и
умозаключения.
Гипотеза: Неотпускающий эффект происходит из-за многократного
неконтролируемого сокращения мышц. Человек теряет способность
самостоятельно управлять своим телом при прохождении по тему тока.
Электричество. Основные понятия, обозначения и законы
Слово “электричество” произошло от греческого слова elektron (янтарь).
Одно из определений электрического тока, это упорядоченное движение
заряженных частиц. Сила тока (I) определяется количеством электричества
(заряда), которое проходит за единицу времени через площадь сечения
проводника: I = q/t (для постоянного тока), где q - заряд; t - время. В 1948
году, на IX Международной конференции по мерам и весам, за единицу силы
тока принят ампер (А), по имени французского учёного Андре Ампера (1775-
1836). Приняв I = 1 А, а t = 1 с, получим единицу количества электричества в
1 кулон (К), названную по имени французского физика Шарля Кулона (1736-
1806). Электрическое напряжение (U) это разность потенциалов между
двумя точками электрической цепи, это работа, которая совершается при
прохождении по участку цепи электрического заряда. За единицу
напряжения принят 1 вольт (В), получившую название в честь итальянского
учёного Алессандро Вольта (1745-1827). Сопротивление (R) - физическая
величина проводника, характеризующая противодействие электрической
цепи прохождению электрического тока: R = U/I. При U = 1 В и I = 1 А,
сопротивление принимается равным 1 Ом. Единица получила своё название в
честь немецкого физика Георга Ома (1787-1854). Работа электрического тока
(А) определяется по формуле: А = U * I * t = U * q. (9) Мощностью
электрического тока (N) называется работа, совершённая за единицу
5
времени: N= A/t Мощность принято обозначать в ваттах т) в честь
английского изобретателя Джеймса Уатта.
Действие электрического тока на организм
Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое,
химическое и биологическое воздействия. Тепловое действие проявляется в
виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также
возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и
нервных волокон. Химическое действие ведет к электролизу крови и других
содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-
химических составов, а значит, и к нарушению нормального
функционирования организма. Биологическое действие электрического тока
проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма. В
результате такого возбуждения они могут погибнуть. Различают два
основных вида поражения человека электрическим током: электрический
удар и электрические травмы. Электрическим ударом называется такое
действие тока на организм человека, в результате которого мышцы тела
начинают судорожно сокращаться. При этом в зависимости от величины тока
и времени его действия человек может находиться в сознании или без
сознания, но при нормальной работе сердца и дыхания. В более тяжелых
случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы
сердечнососудистой системы, что ведет даже к смертельному исходу.
Электрической травмой называют такое действие тока на организм, при
котором повреждаются ткани организма: кожа, мышцы, кости, связки. По
тяжести электроудары подразделяются на 4 степени:
а) 1 степень - судороги;
б) 2 степень - судороги с потерей сознания;
в) 3 степень - потеря сознания с нарушением сердечной деятельности;
г) 4 степень - клиническая смерть (отсутствует дыхание и сердечная
деятельность).
Воздействие электротока индивидуально:
1. Порог ощущения электротока у женщин на 30, а у детей на 50% ниже,
чем у мужчин;
6
2. Для одного человека электроток может быть уже неотпускающим
(судорожное сокращение мышц кистей рук), а для другого только слабо
ощутимым;
3. Люди с большей массой тела и лучшей физической подготовкой
переносят воздействие электротока легче;
4. Больные (особенно с нервными расстройствами, кожными и сердечно-
сосудистыми заболеваниями) переносят воздействие электротока тяжелее;
5. Повышенная чувствительность к электротоку отмечается при
утомлении и в состоянии опьянения;
6. Чем более сосредоточен и внимателен человек в момент воздействия
электротока, тем меньше он пострадает, так как такое состояние
способствует упорядочению внутренних биологических полей и,
соответственно, разрушить их сложнее.
Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов. Такой
ожог появляется в месте контакта тела человека с токоведущей частью
электроустановки или электрической дугой. В результате тяжелых форм
электрического удара человек может оказаться в состоянии клинической
смерти: у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии
медицинской помощи клиническая смерть (мнимая) может перейти в смерть
биологическую. В ряде случаев, однако, при правильной медицинской
помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться
оживления мнимоумершего. Электрический шок представляет собой
нервную реакцию организма на возбуждение электрическим током. При
длительном шоковом состоянии может наступить смерть. Если оказана
необходимая врачебная помощь, то шоковое состояние может быть снято без
дальнейших последствий для человека. Основным фактором, определяющим
величину сопротивления тела человека, является кожа, ее роговой верхний
слой, в котором нет кровеносных сосудов. Этот слой обладает очень
большим удельным сопротивлением, и его можно рассматривать как
диэлектрик. Внутренние слои кожи, имеющие кровеносные сосуды, железы и
нервные окончания, обладают сравнительно небольшим удельным
сопротивлением. Внутреннее сопротивление тела человека является
величиной переменной, зависящей от состояния кожи (толщины, влажности)
и окружающей среды (влажности, температуры и т. д.). При повреждении
рогового слоя кожи (ссадина, царапина и пр.) резко снижается величина
электрического сопротивления тела человека и, следовательно,
7
увеличивается проходящий через тело ток. При повышении напряжения,
приложенного к телу человека, возможен пробой рогового слоя, отчего
сопротивление тела резко понижается, а величина поражающего тока
возрастает. Оценивать опасность воздействия электрического тока на
человека можно по ответным реакциям организма. Характер воздействия
электрического тока на человека и тяжесть поражения пострадавшего
зависит от многих факторов.
Возможные схемы поражения человека электротоком
Поражение человека электротоком зависит от пути прохождения, вида тока
(постоянный или переменный), силы и точки соприкосновения
(сопротивления). Большое значение в исходе поражения имеет путь тока.
Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказывается сердце,
грудная клетка, головной и спинной мозг. Путь тока имеет еще то значение,
что при различных случаях прикосновения будет различной величина
сопротивления тела человека, а следовательно, и величина протекающего
через него тока. Как показывает статистика, наибольшее число несчастных
случаев происходит вследствие случайного прикосновения или приближения
к голым, незащищенным частям электроустановок, находящихся под
напряжением. При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока
может быть различным. Очень опасные, но встречаются редко, следующие
схемы включения человека в электросеть:
1. Двухфазное включение: петля “голова-руки”. При этом электроток
проходит через жизненно важные органы человека: головной мозг, сердце и
лёгкие;
2. Однофазное включение с глухозаземленной нейтралью: петля
“голова-ноги”. В этом случае электроток проходит через всё тело человека,
поражая жизненно важные органы.
Менее опасные схемы включения, но встречающиеся чаще, следующие: