СОЗДАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ФИЗИЧЕСКИХ ОПЫТОВ ПО ТЕМЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, ИСТОЧНИКИ ТОКА

Автор: Седова Анастасия
МАОУ СОШ Заозерная №16, 9 класс
г. Томск

Руководители: Бывшенко Алена Владимировна, педагог дополнительного образования, АНО ДО Детский технопарк “Кванториум”,
Остапенко Александр Витальевич, лаборант, АНО ДО Детский технопарк “Кванториум”

Проблематика

Демонстрационная физика важна для усвоения теоретического материала и популяризации науки. Тогда как на российском рынке не достаточно бюджетного оборудования, которое могли бы закупать учебные заведения.

Актуальность

Одними из наиболее полезных и интересных опытов являются опыты с электричеством. Для понимания этих процессов необходимо знать, откуда берется электрический ток. В этом случае будут полезны наглядные модели разных видов источников питания. Наличие таких установок в школах, университетах и организациях дополнительного образования поможет учащимся в освоение физики и лучше раскроет ее прикладную сторону.

Аналоги и прототипы

На данный момент на российском рынке имеется не так много аналогов. Электрофорные машины представленные в продаже зачастую стоят слишком дорого для массовой закупки школами, наборы для сборки солнечных панелей имеют слишком большое число дополнительных компонентов, что также увеличивает их стоимость, а наборы по созданию гальванических элементов в продаже вообще отсутствуют.

Схема электрофорной машины

Схема гальванического элемента Даниэля-Якоби

Цель

Задачи

Создание бюджетных демонстрационных моделей источников питания для учебных учреждений до конца 2024 года.

Разработка концепции демонстрационного оборудования для опытов по физике по теме электричество, которое смогут закупить школы
Создание модели, демонстрирующей получение электрического тока механическим путем - электрофорной машины.
Создание модели, демонстрирующей получение электрического тока химическим путем - гальванического элемента Даниэля-Якоби.
Создание модели, демонстрирующей преобразование какого-либо вида энергии в электрический ток - сборка солнечных панелей.
Разработка методического пособия по использованию представленного оборудования

Заказчики

Представленное оборудование могли бы закупать школы и организации дополнительного образования для проведения демонстрационных опытов и лабораторных работ на уроках физики.

Экономика проекта

Электрофорная машина

Гальванический элемент

Солнечные панели

Себестоимость электрофорной машины будет складываться из цены компонентов: алюминиевый скотч (700 рублей), фанера (425 рублей за квадратный метр), медные провода разных диаметров (примерно 150 рублей), конденсаторы (2 штуки по 40 рублей). Итог: 1505 рублей

Для создании гальванического элемента необходимы: прочные, стеклянные емкости (500 рублей), медные и цинковые пластины (200 рублей), медный купорос (40 рублей), лимонная кислота (40 рублей), губка (50 рублей), медные провода (150 рублей). Общая стоимость элемента будет равна 830 рублей.

Для сборки солнечных батарей предлагается следующий набор: держатель для батарей (250 рублей), контроллер заряда HW-168 (40 рублей), солнечные панели в количестве 2 штуки (1520 рублей) и медные, изолированные провода (150 рублей). Итог: 1960 рублей.

Этапы выполнения проекта

Разработка концепции
Создание 3d-модели электрофорной машины
Сборка гальванического элемента Даниэля-Якоби
Сборка и параллельное подключение солнечных панелей
Сборка электрофорной машины
Написание методички по использованию представленного оборудования

Технические характеристики проекта

3D-модель дисков электрофорной машины

Диски электрофорной машины

Результаты

Электрофорная машина

Гальванический элемент

Солнечные панели

Детали распечатаны на 3d принтере и вырезаны из фанеры на станке. Электрофорную машину остается только собрать и описать принцип ее работы

Была создана демонстрационная модель гальванического элемента Даниэля-Якоби, состоящая из медной и цинковой пластины, в качестве электролита был выбран раствор медного купороса. С подобного гальванического элемента было снято максимальное напряжение около 0.8В

Были собраны и параллельно соединены солнечные панели, демонстрирующие преобразование солнечной (тепловой) энергии в электрическую. В процессе проведения эксперимента к солнечным панелям был припаян держатель для батарей, в него была вставлена разряженная батарейка. Спустя время нахождения под солнцем ее заряд увеличился и она смогла обеспечить работу моторчика.

Контакты

Седова Анастасия Дмитриевна
Phone: +7 913 100 06 57
Email: nastenased008@gmail.com