Научно-практическая конференция
Научно- исследовательский проект
« АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО»
Выполнил работу: Проценко Максим Сергеевич
Учащийся 8 класса МОУ Валуевская СОШ
Научный руководитель: Харьковская Г. П. -учитель физики МОУ Валуевская СОШ.
2009 год
Введение.
Исследуемая проблема:
Влияние атмосферного электричества на приборы, поддерживающие постоянную радиотелефонную связь.
Современный мир немыслим без «Всемирной Сети», как называют Интернет-компьютерную сеть, соединившую воедино десятки тысяч локальных компьютерных сетей во всем мире. Чудо Интернета тоже стало возможным только благодаря достижениям современной физики. Мобильный телефон- это миниатюрная комбинация телефона, радиоприемника и радиопередатчика. Работая с данным оборудованием – возник вопрос:
влияет ли атмосферное электричество на связь,
электро- и радионавигационное оборудование,
сотовый и стационарный телефон?
Для того чтобы это понять, необходимо разобраться в следующем:
«Что такое атмосферное электричество?
Какие оно имеет возможности?
Как с ним бороться?».
Я считаю эту проблему актуальной т.к. Ремонтненский район Ростовской области считается наиболее грозоопасным. В год на территории бывает до 25-30 гроз.
Для решения данной проблемы я ставлю перед собой задачу.
ЗАДАЧА:
Изучить происхождение, механизм развития, законы по которым живет молния, способности ее, правила поведения человека в момент прохождения грозового фронта.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ:
ПОНЯТЬ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ПРОВЕРИТЬ ПОЛУЧЕННУЮ ИНФОРМАЦИЮ, ИСПОЛЬЗУЯ ОБОРУДОВАНИЕ, ИМЕЮЩЕЕСЯ В КАБИНЕТЕ ФИЗИКИ. ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ СМОДЕЛИРОВАТЬ НУЖНУЮ УСТАНОВКУ.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ:
АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Оглавление:
Раздел №1:
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ
1. Что такое электричество? Кто ввел этот термин?
2. Отчего бывают грозы?
3. Грозоопасные районы.
4. Изобретение молниеотвода.
5. Как образуются грозовые облака?
6. Ловля молнии.
7. Куда бьют молнии?
8 .Молнии над вулканом.
9. Виды молний.
10. Невыдуманная история.
11. Может быть «Гром среди ясного неба»?
12.а) На что способна гроза?
12.б) Когда молния «сорвется»…
13. Меры безопасности при грозе.
14. Гроза и авиация.
РАЗДЕЛ №2:
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
15. Моделирование молнии в кабинете физики.
16.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ.
1.Что такое электричество? Кто ввел этот термин?
Если причесать чистые и сухие волосы расческой, а потом поднести её к клочкам бумаги, они притянутся к ней. Это было известно людям очень давно. Ещё древние греки заметили, что если окаменевшую в море смолу с берегов Балтийского моря – янтарь – потереть о шерсть или мех, то к нему долго пристают волосинки, листья и соломинки. Эта смола называлась у греков электроном. Заряженным называли электрон, который мог притягивать другие тела. От слова «электрон» и происходит слово «электричество».
Сейчас словом электрон называют мельчайшую частицу, имеющую электрический заряд. Когда в каком – нибудь теле электронов много, говорят, что оно заряжено. Электроны могут перемещаться. Они двигаются от места, где их много, в точку, где их мало. На батарейках обозначают « - » и « +» - электроны двигаются от минуса к плюсу.
Если, пройдя по ковку, дотронуться до металла, можно почувствовать легкий щелчок. В грозу сверкает молния. Эти явления объясняются движением электронов, которое называется электрическим током.
Кто же ввел «+» и «-»?
Франклин ввел в науку и сами эти термины, а также знаки «+» и « - » для их обозначения.
2. От чего бывают грозы?
Наша Земля представляет собой огромный отрицательный шар. На высоте 50-100 км от поверхности Земли расположен положительно заряженный сферический шар ионов - «ионосфера». В ясную погоду Земля постепенно разряжается: от ионосферы к Земле течет ток. Оказывается, грозы не разряжают, а заряжают Землю! Облако с нижней стороны несёт отрицательный заряд, а поверхность земли заряжена положительно. Когда разница в заряде становится достаточно большой, между облаками и землёй проходит разряд, который мы называем молнией. Напряжение молнии измеряется миллионами вольт.
Итак, пошел дождь. Падая, капли воды приобретают отрицательный заряд и переносят его при падении в нижнюю часть тучи, которая становиться грозовой тучей. Скопившийся в нижней части грозовой тучи большой отрицательный заряд притягивает к находяшейся под ним поверхности Земли большой положительный заряд. Молнии переносят отрицательный заряд на землю, снова и снова заряжая ее. Так работает эта гигантская электрическая батарея - вот уже миллиарды лет. (См. приложение №1)
3. Как образуются грозовые облака?
Известно, что грозовые разряды в атмосфере возможны только между объемными носителями электрических разрядов: между отдельными частями внутри мощного облака, между соседними развитыми облаками и, наконец, между мощным облаком и землёй.
Солнечные лучи неравномерно нагревают земную поверхность. Ведь она то покрыта растительностью, то её пересекают реки и балки; голубеют озёра; одни участки земли светлые, другие – темные.
Места, больше прогретые солнцем, сильно нагреваются. Находящийся над ними воздух тоже. И он всплывает. На место воздуха, поднявшегося в более высокие слои, поступает воздух с соседних, менее нагретых участков. Потом и он, нагревшись, начинает подниматься. Таким образом, в атмосфере возникает множество крупных и мелких воздушных струй, направленных вверх и вниз. Многие «комья» теплого воздуха поднимаются вверх до 9-11 км.
Вертикальные движения воздуха имеют очень большое значение для жизни атмосферы. Достаточно сказать, что благодаря им образуются многие виды облаков, в том числе и грозовые. Не будь этих движений, мы никогда не видели бы дождя. Летом приземный воздух накалялся бы, а зимой охлаждался значительно больше обычного.
4. Грозоопасные районы нашей страны.
Эксперименты показали, что на Земле площадь, занятая грозами, изменяется из-за корпускулярного излучения Солнца. Становится понятным, что Солнце может управлять формированием погоды.
Ученые подсчитали, что на всем земном шаре одновременно бушует около 1000 гроз. В каждую секунду вспыхивает примерно 115 молний. Установлено также, что там, где в течение года бывает 40-50 гроз, на каждый квадратный километр поверхности земли приходится по одной молнии.
В нашей стране самым грозовым районом считается Кавказ, особенно Черноморское побережье (до 60 дней в году). Здесь грозы часты не только летом, зимой они тоже не редкость, иногда разражаясь при обильных снегопадах. Тогда они кажутся особенно грандиозными и всемогущими.
Для сравнения скажем, что, например, на Дону с грозой в среднем бывает 25-30 дней, а в Астраханской области только 10-12 дней в году.
1д. Ловля молнии.
Древние римляне считали, что молния – это стрелы бога Юпитера. Несмотря на то, что сегодня этому дают другое объяснение, удивление и страх – обычные спутники людей во время грозы с сильными молниями. Это действительно величественное зрелище, поэтому, вероятно, вокруг молний возникло столько легенд. Молнию все видели и хорошо знают, какая она собой: разветвленная, как дерево, а иногда и просто, как стрела, и хоть и грозная, но красивая, словно гигантский фейерверк. Такую молнию принято называть линейной.
Ученые некоторое время считали, что молния – это обыкновенная искра, проскакивающая между облаками и Землёй. Однако чтобы проверить это, нужно было посадить молнию в Лейденскую банку. Для ловли молний исследователи пользовались металлическими шестами высотой несколько метров. Те, кто наблюдал за процессом, видели искры по 4 сантиметра. Это, конечно, был безрассудный и опасный эксперимент, который вряд ли кто-нибудь отважится повторить. Первые ловцы молний остались невредимы, но некоторые из их последователей были убиты молниями.
Однако Франклина не убедили результаты этих опытов, потому что шесты для ловли молний не доставали до облаков. Он решил достать до облака при помощи воздушного змея. Подождав грозовое облако, он запустил в него змея. Нить, намокшая от дождя, зарядилась, и разлохматившиеся волокна немедленно стали дыбом, когда нить зарядилась небесным электричеством. К шнуру змея был привязан металлический ключ. Как только Франклин поднёс к нему палец, посыпались искры и раздались характерные щелчки. Так была доказана электрическая природа молнии. Этот опыт вполне мог закончиться смертью ученого.
5. Изобретение молниеотвода. Огни Святого Эльма.
В начале 50-х годов XVIII в. Франклин в Филадельфии, М.В.Ломоносов и Г.В.Рихман в Петербурге независимо друг от друга производили знаменитые опыты по исследованию грозовых явлений. Как Франклин, так и петербургские ученые впервые пришли к бесспорному выводу о том, что молния и иные грозовые явления порождаются действием атмосферного электричества.
Ломоносов и Рихман занимались, прежде всего, количественным измерением атмосферного электричества. Рихман построил для этого электроизмерительный прибор – электрический указатель. Во время одного из опытов в 1753 году Рихман был убит электрическим разрядом большой силы.
Ломоносов считал, что возникновение атмосферного электричества обусловлено движением воздушных слоев.
Научное исследование атмосферного электричества имело большие практические последствия.
В 1749 году Франклин выдвинул идею громоотвода (или, как говорят теперь, молниеотвода). Франклин, позволявший себе опасные шутки с молниями, стал изобретателем громоотвода, который теперь устанавливают на каждый дом и обязательно – на высокие башни и трубы. На самом деле это приспособление следовало бы назвать молниеотводом, так как оно действительно отводит молнии, а не их звук – гром.
Первый громоотвод был металлическим стержнем, на верхнем конце которого была размещена метёлка из тонких металлических прутьев. Этот стержень размещали довольно высоко над зданием, которое он должен был защитить. Стержень проходил вдоль стены здания и соединялся с зарытой в землю медной пластиной. Это обеспечивало заземление, и если в стержень попадала молния, она проходила по молниеотводу в землю, не причиняя вреда дому. Стержень служил также путем, по которому заряд здания медленно стекал в воздух. Такую утечку зарядов с заостренных предметов можно наблюдать ночью. Сотни лет мореплаватели видели, как во время гроз на верхушке мачты загорались странные огни, которые называли «огнями святого Эльма». Это свечение было вызвано стеканием заряда с вершины мачты.
В Европе первый громоотвод был устроен в Чехии в 1754 году и получил затем широкое распространение
6. Каким должен быть молниеотвод?
Это металлический стержень, возвышающийся над сооружением и соединенным с землей. Вокруг молниеотвода образуется «защищенное пространство», имеющее форму конуса, причем радиус конуса R равен высоте молниеотвода H, т.е. R=H (см. приложение).
7. Куда бьют молнии?
Молнии бьют по самому короткому пути, то есть чаще всего в высокие здания или вершины гор. Целью молнии может стать башня, колокольня, отдельно стоящее дерево, небоскреб или одинокий холм.
С тех давних времен люди пытались создать управляемые молнии. В одном из опытов молния, смертельной для человека силы, ударила в крышу автомобиля, в котором сидел человек. Молния прошла по металлической обшивке, а человек остался невредим. Как это происходит? Когда какой-то предмет, например металлический шар или автомобиль, приобретают металлический заряд, электроны стремятся разбежаться по поверхности. Так же произошло в этом опыте. По корпусу машины электроны быстро ушли в землю. Поэтому если вы находитесь в здании с громоотводом и металлическим каркасом, можете считать себя надежно защищенными от молний.
Чтобы отвести прямые удары молнии и сделать их безвредными, на крышах домов и на других высоких сооружениях, как известно, ставят молниеотводы – металлические проводники, возвышающиеся над строением на несколько метров. Нижний конец проводника отводится в грунт и там тщательно заземляется. Молниеотвод, если он сделан правильно, - надежная защита от грозовых разрядов.
8.Молнии над вулканом.
Обычно грозы возникают в теплое время года и связаны они с образованием и развитием в атмосфере мощной вертикальной конвекции богатого водяным паром воздуха. Но молнии можно увидеть и в пепло-газовых облаках при извержении вулканов. Как правило, это линейные молнии, но иногда можно наблюдать и шаровые. Их появление связано с выбросами из кратера больших количеств пепла, шлака и других продуктов вулканических взрывов.
Первое упоминание об этом интересном явлении природы было сделано Плинием Младшим при описании грандиозного извержения вулкана Везувия в 79 г.н.э., а художник К.П.Брюлллов запечатлел его на своем знаменитом полотне «Последний день Помпеи». ( См. приложение №3)
9. Виды молний.
. Молнию все видели и хорошо знают, какая она собой: разветвленная, как дерево, а иногда и просто, как стрела, и хоть и грозная, но красивая, словно гигантский фейерверк. Такую молнию принято называть линейной.
10. Невыдуманная история.
Научной литературе известна такая история «…Владлен Ибрагимович Акдаров, его жена и дочь находились в своей квартире. Ужинали, шла неторопливая беседа. За окном шумел дождь, лениво погромыхивал гром. И вдруг… Раздался ужасный взрыв. Он по своей силе и характеру напоминал взрыв гранаты. Владлен Ибрагимович и его дочь были выброшены из кресел и оказались на полу. Послышался звон разбитого стекла и треск ломающейся мебели, погас экран телевизора. Акдаров и его дочь на некоторое время потеряли слух. Жена Акдарова в испуге упала на кровать. Это продолжалось какое-то мгновение, а затем наступила тишина, нарушаемая только шумом ливня.
Что же произошло? Квартиру Акдаровых посетила редкая гостья – шаровая молния. …По свидетельству очевидцев, после небольшой вспышки молнии образовался небольшой шар красного цвета размером с футбольный мяч. Шар, медленно перемещаясь, угодил в громадное дерево (диаметром ствола около полуметра), стоящее в пяти метрах от дома. Произошел сильный взрыв, от которого часть дерева была разбита буквально в щепки, а ударной волной были выбиты стёкла всех шестнадцати квартир дома.
После взрыва шаровая молния, потеряв часть своей энергии, проникла через стену дома в квартиру Акдаровых. Удивительно, что, проникнув внутрь дома, молния не пробила стену насквозь – была разрушена лишь штукатурка снаружи и на внутренней стороне стены. Молния как бы просочилась сквозь стены. Проникнув в квартиру между стеной и мебельной стенкой из четырёх блоков, молния разбила два блока и всю посуду в них. Затем, пройдя вдоль стены расстояние около двух метров, сквозь стену, опять же не пробив её насквозь, а, только разрушив штукатурку, проникла в соседнюю комнату. Пробив ковёр (осталось рваное обожженное отверстие диаметром 15 см), шаровая молния угодила в радиоприёмник, который стоял у стены на тумбочке, в результате приемник был уничтожен.
Израсходовав большую часть своей энергии, и уменьшившись до размера гусиного яйца, молния появилась на кухне. Проплыв к открытому окну, красный шарик покачался в нерешительности некоторое время, завис над подоконником и, резко уйдя за подоконник вниз, исчез.
К счастью, никто из жильцов дома не пострадал».
Что же представляет собой шаровая молния?
Это очень редко наблюдаемое в природе явление. Происхождение, механизм развития и гибели, законы, по которым живет шаровая молния, до сих пор остаются для науки загадкой.
Изучение этого феномена связано с рядом пока непреодолимых трудностей. Во-первых, шаровая молния – явление, наблюдаемое весьма редко. Во-вторых, появление её всегда неожиданно, и нет пока у ученых возможности, так сказать, «прощупать» этот шарик, т.е. измерить приборами все величины и характеристики шаровой молнии.
Вот «портрет» типичной шаровой молнии.
Диаметр молнии равен от 10 до 30 сантиметров. Время существования – меньше 10 секунд. По яркости шаровая молния похожа на полную луну или электролампочку мощностью 100-200 ватт. Она имеет красный, оранжевый или желтый цвет. Шаровая молния имеет хвост. После её визита оставался резкий запах, напоминающий запах озона. Молния издает шипение, жужжание, щелкает и потрескивает. Шаровая молния способна излучать электромагнитные волны, вызывая свечение невключенных электролампочек или теле- и радиопомехи. Она способна вызывать ожоги кожи даже под одеждой. Это свидетельствует о наличии в её излучении жесткой компоненты электромагнитных волн – рентгеновского излучения.
Способна она повреждать электро- и радиоаппаратуру.
Она способна проходить сквозь оконные стекла, не оставляя в них отверстий.
Шаровая молния, пройдя сквозь оконное стекло, может оставить в нем отверстия, выбив кружочки стекла.
Необычная, так называемая шаровая молния – клубок ослепительного, шипящего огня. Возникает она иногда во время сильной грозы, вслед за линейной молнией. Шаровая молния по размерам с небольшой арбуз, но однажды удалось сфотографировать такого рода молнию в поперечнике около 1 м. Исчезает она иногда тихо, а порой – с треском или оглушительным взрывом.
В помещение шаровая молния проникает через открытое окно, форточку, двери, дымоход, щели, а иногда и прямо через стекло или по проводам. Не вздумайте отбиваться от шара руками, ногами или бросать в него какие-либо предметы – это может кончиться взрывом, пожаром и вообще – трагически.
11. Может ли быть « Гром из ясного неба»?
В 1954 году многие ленинградцы были свидетелями необыкновенного и неожиданного явления природы – грома из ясного неба.
Нечто подобное было на Дону и в Каракумах. Во время кратковременной песчаной бури при совершенно ясном небе. Это была гроза не такая, какую мы все привыкли видеть и слышать. Но все же был резкий, отчетливо выраженный сухой треск, словно сломалось дерево, прокатившийся одновременно с проскоком близкой молнии.
Так что атмосферный грозовой разряд и сопровождающий его гром могут разразиться и без облаков, можно сказать, «из ясного неба».
« Любимое» время гроз – это середина дня и вечер, продолжительность их существования над городом – от 1 до 40 минут.
Что же приводит к возникновению гроз в необычное для этого время? Летом: Известно, что носителями гроз являются мощные кучево-дождевые облака, образующиеся за счет восходящих конвективных потоков воздуха. Эти потоки могут возникать в атмосфере при определенных условиях: когда в нижнем её слое расположена относительно тёплая воздушная масса, а в верхнем – холодная. Отдельные «перегретые» массы воздуха при таких условиях начинают перемещаться вертикально вверх. Благоприятные условия для возникновения конвективных движений над сушей в теплое время года создаются в областях пониженного давления, когда в первой половине дня происходит интенсивный прогрев воздуха вблизи земной поверхности.
Зимой: в отличие от лета, условия для развития конвекции могут создаваться лишь в зонах атмосферных фронтов, где соседствуют две различные по своим свойствам воздушные массы. Великие художники немало посвятили работ «Атмосферному электричеству». (См. приложения № 4-13)
12.а) На что «способна» гроза?
Гроза – явление довольно опасное. Опасен, конечно, не гром – звук, возникающий при грозовом разряде; опасна молния. Попав, например, в крышу дома, она может вызвать пожар; ударив в дерево или столб, молния может рассечь их, а иногда разбить в щепки (см. приложение №15); попав же в человека молния может убить его или, в лучшем случае, оглушить. Но если на ногах у человека толстые резиновые сапоги, то он меньше всего пострадает.
Молния может раздеть людей до последней нитки, не оставляя никаких следов, переносить позолоту с комнатных люстр на стены или отпечатывать на телах убитых изображения находившихся при них предметов.
В самом деле, если от молнии случается пожар, так это потому, что в канале молнии развивается, пусть даже на миг, но очень высокая температура. Разрушения различных предметов и сооружений от молний тем больше, чем меньше их электрическое сопротивление. Люди и животные гибнут из-за большого напряжения электрического заряда молнии.
Молния может производить и магнитные действия: намагнитить железные и стальные вещи, перемагнитить компас. Случалось, что это обстоятельство служило причиной изменения курса корабля. (См. приложение №2)
12.б). Когда молния «сорвется»…
Молния ударила в молниеотвод, помещенный на высокой каменной трубе. Заземление молниеотвода было, очевидно, сделано плохо, поэтому молния с отводного троса перескочила на внешнюю электропроводку, проходившую недалеко от отводного троса и укрепленную на консоли вбитой в стену трубы. Молния по электропроводке перескочила в дом, сожгла электросчетчик. Одна часть ее по шнуру электролампы, подвешенной к потолку, перескочила на железную конструкцию на кухне и т. д. В результате высокого тока, возникшего во время хозяйствования молнии, была уничтожена внутренняя и внешняя телефонная связь.
Как оказалось, молния может перескочить на расстояние в 2м. Необходимо уделять большое внимание внешней электропроводке, т. к. она больше всего находится под угрозой удара молнии. А, следовательно, и все, что находится в доме (в том числе и электроприборы, находящиеся здесь). В момент грозы все электроприборы, по этой же причине, должны быть выключены и вынуты из розетки. Розетка может быть подожжена в результате удара.
13. Меры безопасности при ударе молнии.
Есть люди, которые, не понимают опасности, таящейся в молнии, или желают прослыть храбрыми. Во время грозы не считают нужным укрыться в надлежащем месте, оставляют в доме настежь открытыми окна, двери, пользуются электрическими приборами. Некоторые горячие головы норовят покупаться под проливным дождем или побродить по лужам. Конечно, такие неразумные поступки ничего общего с храбростью не имеют и сопряжены с неоправданным риском для жизни.
Молния всегда стремится угодить в верхушки высоких строений, деревьев, в вершину горы, холма, а в пустынном и ровном поле – в стог сена или в одиноко растущие деревья. Поэтому во время грозы ни в коем случае не следует прятаться под деревьями, в копне соломы. Нельзя находиться и на берегу реки, пруда и, тем более, купаться или плавать на лодке, стоять у открытой двери или окна. При сильной грозе не следует пользоваться без особой нужды ни телефоном, ни электрическими приборами, так как молниевый удар в провода, пусть даже где-то вдали, может вызвать мгновенное перенапряжение тока в сети, а это грозит многими неприятностями: может сгореть прибор, провод, наконец, могут серьёзно пострадать и люди. Во время грозы не стоит укрываться под стогом сена, около забора, флагштока или под отдельно стоящим деревом. Спастись от дождя вряд ли удастся, зато есть шансы стать жертвой молнии. Лучше удалиться от металлических предметов и прекратить работу с инструментами. Это правило заставляет альпинистов, которых гроза застигает около вершины горы, снять с себя карабины и оставить их поодаль, вместе с ледорубами, кошками и другими металлическими предметами, и попытаться переждать непогоду возможно дальше от вершины. Хорошо укрыться от грозы в лесу, пещере или у подножия высоких гор или скал.
Нужно обходить грозовой фронт. Проведя опрос среди сверстников, я получил следующую информацию. Во многих семьях «хранится» испорченный стационарный телефон. А причиной этому стала гроза. После такого «события», при грозовом разряде, каждый старается отключить телефон. Как говорят в народе: «Пока гром не грянет…». Хотя атмосферное электричество-это не тот случай, когда учатся на своих ошибках. Следовательно, каждый из нас должен быть образованным в данном вопросе.
14. Гроза и авиация.
Перед штурманами гражданской авиации стоит задача – обеспечить полёт самолета строго по маршруту и прибытие его в пункт назначения в заданное время. Те навигационные приборы и системы, которыми они пользуются, вполне позволяют делать это. Однако часто выполнение задачи осложняется тем, что по маршруту имеются грозовые облака. Входить в такие облака строго запрещено, а обход их требует отклонения самолета от воздушной трассы, увеличения длины маршрута, времени полета и расхода топлива.
При попадании в самолет разряда молнии на его борту может возникнуть пожар, выйти из строя электро- и радионавигационное оборудование, могут разрушиться элементы его конструкции, появиться отверстия в его обшивке.
Такое явление, как мы уже упоминали, называется огнями святого Эльма.
Тогда на помощь экипажу приходит бортовой радиолокатор.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.
15. Моделирование молнии в кабинете физики.
Провели опыт, показывающий и объясняющий возникновение пожаров в результате атмосферных разрядов-молний. Искровой разряд представляет собой кратковременный электрический ток, который сопровождается выделением теплоты. Температура воздуха около разряда повышается до температуры воспламенения эфира. Опыт заключается в следующем: «От искрового разряда между полюсами электрофорной машины может воспламениться вата, смоченная эфиром и закрепленная на конце проволоки. Привели в действие электрофорную машину с расстоянием между полюсами 5-6 см (чем больше расстояние, тем больше мощность искры, тем быстрее загорится ватка) (см. приложение № 14).
16. Опыт с молниеотводом. Экспериментальное исследование.
Из листов бумаги для рисования склеили макет дома. Его размеры в основании 200Х150 мм, высоты до крыши-120 мм. На боковых стенах сделали вырезы для окон. Дом установили на металлическом листе. Внутри дома на листе установили проволочку, на верхнем конце которой закрепили кусочек ваты, смоченной эфиром. Через крышу дома пропустили вторую проволоку, нижний конец которой должен касаться металлического листа, а верхний выступать над крышей на 5 см. Эта проволочка служит молниеотводом. Металлический лист с домом расположили на столике с изолирующими ножками и соединили его с одним полюсом электрофорной машины, которую затем зарядили. Разрядник поднесли одновременно к концу молниеотвода на расстояние 3-5 см и к другому полюсу машины. Между молниеотводом и шариком разрядника наблюдается электрический разряд. Разряд (молнию) воспроизвели несколько раз. Убедились, что при наличии молниеотвода дом останется невредимым. Затем проволоку, играющую роль молниеотвода, удалили. Вновь пропустили электрический разряд через дом. Дом загорается! (см. приложение № 14)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Молния-это раскаленный светящийся воздушный канал, проводящий электрические заряды. Видимый диаметр канала около 1м. Внутри канала температура достигает 20 0000 С, к Земле начинают двигаться электроны. Они движутся вниз, а свечение молнии начинается снизу и распространяется вверх. Скорость около 70 км./с. Между поверхностями возникает напряжение равное 250 кВ!!! Попав в такую зону, естественно нарушается работа электрических приборов. На момент грозы необходимо отключение телефона. Так как он находится в режиме приема, даже если мы не пользуемся им в данный момент.
Так, в медицине используется электролечение, на основе малых токов. Горячим сторонником, которого являлся Б. Франклин (изобретатель молниеотвода) Поэтому в медицине использование статического и животного электричества, до сих пор называют «франклизацией». В дальнейшем я хочу исследовать «живые молнии». Именно так называют разряды уже не атмосферы, а электрических рыб.
Список использованной литературы.
1. В. С. Виргинский. Очерки истории науки и техники 16-19 веков. Москва, «Просвещение», 1984.
2. М. Н. Алексеева. Физика–юным. Москва, «Просвещение», 1980.
3. Ю. Г. Мизун. Космос и погода. Москва, «Наука»,1986.
4. П.П. Вовченко. О погоде - для всех. Ростов-нА-Дону, Ростовское книжное издательство,1985.
5. Л. А. Горев Занимательные опыты по физике. Москва, 1977.
6. Детская энциклопедия. Естествознание. «Я познаю мир» Москва, «Астрель», 2003.
7. Научно-популярный сборник «Человек и стихия». «Гидрометеоиздат»,1986, 1986, 1980.
Приложения:
№1 «Природа грома и молнии».
[pic]
№2 «Гроза».
[pic]
№3 «Вулкан и гроза».
[pic]
№4 «Во время грозы».
[pic]
№5 «Перед грозой, И.Крачковский».
[pic]
№6 «После грозы, Ф. Васильев».
[pic]
[pic]
№7 «Гроза собирается, К. Крыжицкий». №8 «Перед грозой, Ф. Васильев».
[pic]
№9 «Перед грозой, А.Попов».
[pic]
№10 «После грозы. Просёлок, Ф. Васильев».
[pic]
№11 «Перед грозой, И. Шишкин».
[pic]
№12 « После грозы».
[pic]
№13 « Дуб, раздробленный молнией, М.Воробьев».
[pic]
№14 «Молниеотвод».
[pic]
№15 «Молния- это плазменный шнур в атмосфере»
[pic]
Рецензия научного руководителя Харьковской Г. П. на научно- исследовательский проект «Атмосферное электричество», выполненного учащимся 8 класса Проценко Максимом Сергеевичем.
Характеристика работы:
Тема «Атмосферное электричество», представленная на конференцию, относится к реферативно-экспериментальной. В основе проекта просматривается использование нескольких источников информации с целью сопоставления имеющихся данных. Проводится эксперимент, где идет наблюдение, фиксация, анализ полученных данных. В результате эксперимента учащийся имеет возможность самостоятельно интерпретировать полученный результат т. к. он сам моделирует установку.
Структура работы:
Материал распределен по разделам, соответствующим содержанию. Используются приложения, которые дают необходимые пояснения.
Достоинства работы:
Задача поставленной проблемы имеет практический и теоретический интерес. Решение известной задачи рассмотрено с новой точки зрения, используется новый подход к изучению «Грозы». Он очень нагляден. Лучше один раз увидеть, как ударяет молния в дом на модели, чем в реальности, и 100 раз услышать. Ученик разработал и выполнил оригинальный эксперимент.
Недостаток работы:
Данный эксперимент можно использовать в учебном процессе только в том случае, если школа располагает электрофорной машиной. В противном случае можно использовать лишь видеофильм.
Оценивание работы:
Проблема изучена. Видна глубина изученного материала, даются ссылки на исследования ученых, занимающихся данной проблемой. Выполненная работа, способствует дальнейшему формированию исследовательской деятельности учащегося, развивает творческие связи между учащимися. Рекомендовано: Продолжить изучать проблему, расширять представление об атмосферном электричестве на других планетах. Углубиться в историю - выяснить, как наши предки боролись против грозы.
ОТЗЫВ НАУЧНОГО РУКОВОДИТЕЛЯ:
Говоря об оценке работы, прежде всего, нужно подумать не о самой работе, а о проблеме, ею отражаемой. Автор работы глубоко проникся изучаемой темой. В теоретической части работы делается обоснование, приводится и аргументируется предположение об атмосферном электричестве. Физика- наука понимать природу. Именно это хорошо показано в теоретической части. Предложенная тема заставляет дискуссировать, привлекает внимание к себе. Хочется обратить внимание на особенность раскрытия содержания темы, на эксперимент, проводимый учащимся. Интересно подмечена в этой работе - связь физики и художественной литературы, физики и искусства (смотри приложение - картины известных художников). В работе видна исследовательская и проектная работа. Ученик поставлен в позицию исследователя, первооткрывателя. Он выделяет и ставит проблему, собирает данные, выдвигает гипотезу, анализирует данные, формулирует выводы. Прослеживается поисковая направленность. Учащийся поставлен в ситуацию самостоятельного овладения понятиями и способами решения проблем в процессе выполнения работы. Именно они обеспечивают успешную адаптацию сегодняшнего выпускника школы к социальным и экономическим условиям в быстро меняющемся современном мире.
