Исследовательская работа учащегося

Тема исследовательской работы: Степень электризации различных видов тканей (сокращенный вариант)

Выполнил: Отмахов Кирилл Андреевич,
учащийся МОУ "Нововаршавская гимназия".
Руководитель: Сафронова Галина Эйвальдовна,
учитель физики.

Особое внимание многих людей привлекает «статическое электричество». Множество разнообразных игр и занимательных опытов позволяют изучать электростатические явления. На основе этих опытов создано много занимательных игрушек. Многие знакомы с проявлением способности некоторых тел, накапливать на поверхности заряд. Не раз мы слышали, как говорят «произошел разряд». Порой наблюдаем, как при переодевании, собственная футболка, вдруг, тебя «ударила током». Часто проявления электризации удивляют и забавляют. Иногда доставляют неприятности.
В результате опроса было выявлено, что многие люди замечают, что некоторая одежда доставляет неудобства при ее использовании. В результате проведенного мною опроса (анкета прилагается) опроса выявлено, что только 15 человек из 40 опрошенных учитывают способность ткани одежды к электризации. У 36 человек имеется одежда, которая при использовании искриться. 20 человек замечают, что электризующаяся одежда влияет на их самочувствие: создает ощущения покалывания, сухости кожи. Четыре человека из числа опрошенных, сообщили, что одежда, легко электризующаяся, провоцирует ломоту суставов или даже вызывает аллергию. 23 человека стараются снимать заряды с одежды, используя специальные средства, и путем увлажнения поверхности вещей.
Одежда людей, это те предметы нашего обихода, которые используем ежедневно, ежечасно, ежеминутно. День и ночь большая поверхность нашего тела соприкасается с различными тканями. Электризуется ли наша одежда? Какие виды ткани электризуются сильнее, а какие меньше? Насколько это вредно организму? Как избежать или уменьшить электризацию, если она вредна для здоровья и отражается на самочувствии людей.

Цель: выявить степень электризации волокон различных видов ткани.
Задачи:
- изучение некоторых вопросов темы «Электризация тел»;
- изучение влияния статического электричества на самочувствие людей;
- экспериментально выявить степень электризации различных видов тканей;
Методы исследования:
- анализ, сопоставление;
- эксперимент.
Объект исследования:- Статическое электричество.
Предмет исследования:- электризация ткани.
Гипотеза: Оценка электростатических свойств ткани, позволят выбирать материалы, наиболее оптимальные по гигиеническим требованиям и физиологическому воздействию на человека.

Что такое электризация? В глубокой древности люди заметили, что янтарь (окаменевшая смола хвойных деревьев), потёртый о шерсть, приобретает способность притягивать к себе различные тела: соломинки, пушинки, ворсинки, мех и т.д. Если потереть о сухое сукно эбонитовую палочку, то не только сукно, но и палочка начнут притягивать кусочки бумаги. Это говорит о том, что при трении электризуются оба тела.
Электрический заряд может передаваться от одного тела к другому. Для этого необходимо лишь коснуться наэлектризованным телом другого тела. При этом часть электрического заряда перейдет на второе тело.
Обнаружить, что тело наэлектризовано, можно с помощью простейшего прибора, который называется электроскопом. Электроскоп (от греческого слова электрон и скопео – наблюдать, обнаруживать). Электроскоп служит для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины. В нем металлический стержень пропущен через пластмассовую пробку, вставленную в металлический корпус. Корпус с обеих сторон закрыт стеклами. Если к незаряженному электроскопу поднести, например заряженную эбонитовую палочку, то его лепестки разойдутся сильнее. [1]
Статическое электричество нарушает технологические процессы, способствует коррозии металлов. Кроме того, накапливается на одежде. При ношении наэлектризованной одежды, снижаются чувствительность организма к адекватным раздражителям, скорость окислительно-восстановительных процессов в поверхностных слоях кожи. [2]. И многие, оказывающие помощь в исследовании, признали, что нуждаются в консультации, для учета степени электризации при выборе одежды.

Основная часть исследовательской работы:
Для исследования степени электризации материала одежды повседневного использования, проведен эксперимент.
Из проводящего заряд металла, дерева и скотча, по принципу работы школьного электроскопа (см. фото ) изготовлены приборы: «Электроскопы» и «Султанчики». Лепестками каждого «Электроскопа» являются полоски определенной ткани. Лепестки всех «электроскопов» имеют одинаковую массу. Для изготовления «Султанчиков» использовались нити соответствующей ткани. Для взвешивания лепестков и нитей использовались аптечные весы. При подборе различных видов тканей получена консультация и помощь специалиста по технологии материалов.
Достоверность эксперимента затруднена по следующим причинам:
- количество статического электричества зависит от влажности воздуха;
- передача заряда осуществляется палочкой, заряженной трением, а величина заряда зависит от площади соприкосновения электризующихся тел, что затрудняет создание абсолютно одинаковых условий;
- разные ткани в разной степени впитывают влагу.
Чтобы избежать значительных погрешностей измерений, эксперимент проведен: во-первых, многократно; во-вторых, в различных помещениях. В-третьих, наибольшее количество измерений было произведено в помещении с низкой влажностью воздуха. Также электризовались волокна стеклянной палочкой, потертой о шелк, эбонитовой палочкой, потертой о мех, а также с помощью электрофорной машины. После каждого прикосновения к прибору, заряд с палочки снимался путем прикосновения к ней руки человека и металла. Палочки электризовалась однообразными движениями при максимальной площади соприкосновения с шелком или шерстью. Степень наэлектризованности определялась по углу расхождения лепестков или нитей. Для измерения угла использовался школьный транспортир. Чем больше накопленных на поверхности ткани зарядов, между которыми возникают силы отталкивания, тем больше угол между ее лепестками и нитями.

Усредненные данные всех измерений
Вид ткани; Угол расхождения; Степень электризации
1. Ацетат - 51,1° - Наибольшая
2. Полиэстер - 16,9° - Достаточно высокая
3. Капрон - 34° - Очень высокая
4. Нитрон - 7,65° - Ниже соеднего
5. Вискоза - 11,3° - Средняя
6. Хлопок - 11,3° - Средняя
7. Лен - 12,1° - Средняя
8. Шерсть - 19,6° - Высокая
9. Шелк - 3,15° - Низкая


Выводы:
- в наибольшей степени подвержена электризации ткань из синтетического ацетата;
- сильно электризуется синтетический капрон, и натуральная шерсть;
- заметно проявляется электризация синтетического полиэстера и натуральной льняной ткани;
- в меньшей степени электризуется ткань из искусственных нитей вискозы и натуральных нитей хлопка;
- синтетическая шерсть «нитрон» и натуральный шелк электризуются в наименьшей степени.

Список литературы:

1. Портнов Ф.Г., Воробьева Л.Ф., Ларский Э.Т. и др. Биологическое действие электростатических полей // Успехи современной биологии. — 1985г.
2. Станкевич К.И. Биологическое действие и гигиеническая регламентация статического электричества, накапливаемого на синтетических полимерных материалах // Пластмассы. — 1975г.
3. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. -М.: Дрофа,2006г.
4. Иванов Ф.В., Колгина И.И., Новоженов Ю.М. и др. Домоводство. 1000 советов на каждый день.- М.: НИП,1992г.