289
118 655 
© 2020, id18068973 2738 10
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Исследовательская работа Капельница Кельвина
Категория:
Физика
03.04.2020 15:55
Просмотр содержимого документа
«Исследовательская работа Капельница Кельвина»
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 29»
городского округа город Стерлитамак Республики Башкортостан
Исследовательская работа
Капельница Кельвина
Авторы: Полякова Татьяна,
Нуйкин Евгений,
обучающиеся 9а,9б класса.
Руководитель: Трофимов Павел
Петрович, учитель физики
МАОУ «СОШ№29»
городского округа г.Стерлитамак РБ
г. Стерлитамак
2020
Актуальность
Цель работы
Задачи
Объект изучения
Предмет изучения
Методы исследования
Кельвин и его изобретения
Гипотеза исследования
Исследовательская часть
Результаты исследования
Актуальность настоящей работы обусловлена тем, что на нашей планете стремительно иссякают природные ресурсы. Капельница Кельвина, являющаяся альтернативным источником энергии, позволяет преобразовывать потенциальную энергию падающих капель воды в электрическую.
Цель работы: Собрать модель генератора Кельвина - это один из видов генераторов электростатического напряжения, получить разность потенциалов, наглядно продемонстрировать ее работу
Задачи:
Изучить теоретические аспекты работы Капельницы Кельвина
Собрать экспериментальную установку
Измерить получаемую разность потенциалов.
Объект изучения: Генераторов электростатического напряжения
Предмет изучения: Капельница Кельвина
Методы исследования: изучение литературы, социологический опрос, наблюдение, опыт, измерение, сравнение, обобщение.
Кельвин и его изобретения
| Уильям Томсон (1824-1907), шотландский физик, математик и изобретатель, родился 26 июня 1824 г. в Белфасте в семье профессора математики. Когда Уильяму было 8 лет, отец переехал в Глазго, столицу Шотландии, и стал преподавать в тамошнем университете. В возрасте 17 лет Томсон поступил в университет в Кембридже, где оставался в течение четырех лет, изучая математику и физику и закончив обучение вторым в группе. В студенческие годы Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к различным разделам физики.
Под влиянием Дж. П. Джоуля Томсон занялся исследованиями в области термодинамики. Именно он в 1848 г. ввел понятие абсолютной шкалы температур, получившей его имя, шкала Кельвина после того, как сам Томсон в 1892 г. был удостоен титула барона Кельвина из Ларга. В 1851 году он дал одну из формулировок второго начала термодинамики и ввёл понятие рассеяния энергии. Высказал гипотезу "тепловой смерти" Вселенной. В этом же году обнаружил изменение электрического сопротивления ферромагнетиков при их намагничивании. В 1851 году Томсон стал членом Лондонского королевского общества, а с 1890 года был избран его президентом (до 1895 года). В 1853-1854 годах совместно с Джоулем открыл эффект охлаждения газа при его адиабатическом расширении (эффект Джоуля-Томсона), развил термодинамическую теорию термоэлектрических явлений и в 1856 году предсказал явление переноса тепла электрическим током (термоэлектрический эффект Томсона). В связи с проблемой осуществления телеграфной связи по трансатлантическому кабелю разрабатывал теорию электромагнитных колебаний и вывел формулу зависимости периода колебаний контура от его ёмкости и индуктивности (формула Томсона). Большое значение в формировании атомистических представлений имел произведённый Томсоном расчёт размеров молекул на основе измерений поверхностной энергии плёнки жидкости. В 1870 году он установил зависимость упругости насыщенного пара от формы поверхности жидкости.
|
Гипотеза исследования: В начале исследования нами была выдвинута гипотеза: “Капельницу Кельвина можно использовать как альтернативный источник энергии
Исследовательская часть
Для создания экспериментальной установки были использованы
рама пластикового окна, банки от кофе, пластиковые трубки, в качестве изолятора использовался пенопласт, медный провод.
Это предельно простое устройство, способное обеспечивать получение электрического напряжения порядка 10 000 Вольт. Конструкция устройства представляет собой две пары металлических банок (спираль из медной проволоки), расположенные друг над другом и соединенные крест-накрест проводами
Верхняя пара спиралей из медной проволоки подвешенные над банками из отверстий которой капает вода.
В данном устройстве используется недистиллированная вода, так как дистиллированная вода является диэлектриком. Этот генератор работает по принципу положительной обратной связи.
Упав, капли попадают в банку, соответствующую своему заряду, тем самым увеличивая заряд банки.
1, 2 – спираль из медной проволоки
3, 4 – нижние банки,
5, 6 – проводники,
7, 8 – струйки воды,
9 – вентиль или зажим,
1о,11 Электроскоп
В сущности, это простейшее устройство представляет собой две пары жестяных банок и спираль из медной проволоки. В каждой паре расположены одна над другой. Одна пара – 1 и 3, другая пара – 2 и 4. Верхняя левая спираль 1 соединена проводом 5 с правой нижней банкой 4, а правая верхняя 2 соединена проводом 6 с левой нижней банкой 3. Над верхними спиралями 1 и 2 расположены патрубки 7 и 8, из которых капли воды могут проходить сквозь верхние спирали 1 и 2 и собираться в банках 3 и 4. Естественно, жестяные банки должны быть хорошо изолированы. Для этого их можно поставить на куски сухого пенопласта
Допустим, что больший отрицательный заряд имеет нижняя левая банка 3. Тогда, поскольку банки крест накрест соединены между собой проводниками, верхняя правая банка 2 будет также иметь больший отрицательный заряд, чем верхняя левая банка 1. Правая струйка воды, проходя через правую банку, поляризуется. Если капли образуются именно на уровне этой банки, то они заряжаются положительно, так как отрицательный заряд отталкивается отрицательно заряженной банкой 2 вверх по струйке. Далее эти положительно заряженные капли воды падают в нижнюю правую банку 4, и ее положительный заряд возрастает.
Несмотря на то, что начальная разность потенциалов между банками ничтожна, в некоторых самодельных капельницах Кельвина удается получить разность потенциалов до 15 кВ. Причем одна пара жестяных банок заряжается положительно, а другая – отрицательно.
|
|
Были проведены серии опытов с неизменным расстоянием между верхними трубками и нижними банками. На каждом из 10 временных отрезков, 5 раз подряд проводилось измерение разности потенциалов в Капельнице Кельвина.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Планируется создать модель капельницы Кельвина, которая позволила бы наглядно продемонстрировать ее работу (например, питать светодиод или газоразрядную лампу) и провести эксперименты с введением различных примесей в воду.
Также планируется изучить возможность удаления воды из нижних емкостей без утечки имеющегося на них заряда.
Список литературы
Физика: Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. Пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред. Образования / Л.А. Аксенович, Н.Н Ракина, К.С. Фарино;
Физика Вселенная. Под ред. А.С. Ахматова. М., 1973 г., 432 стр. с ил.
Физика: Учеб. Пособие для 7-11-го кл. учереждений, обеспечивающих получение общ. сред. образования, с рус. яз. обучения / В. В. Жилко, А. В. Лавриненко, Л. Г. Маркович. – 2-е изд.- Мн.: Нар. Асвета, 2004.-382 с.: ил.
Краткий словарь определений и понятий физической химии (Fachausdrucke der physikalischen Chemie) перевод И. Е. СТАРИКА/ Научное химико-техническое издательство
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
Полезное для учителя
Реализация образовательных программ осуществляется с применением исключительно электронного обучения и ДОТ
