Исследовательская работаПараллельное соединение лампочки и электродвигателя в повседневной жизни и техника безопасности при работе с электроприборами

Секция Физика

Номинация: Учебные проекты

Параллельное соединение лампочки и электродвигателя в повседневной жизни и техника безопасности при работе с электроприборами.

Автор: Ивонин Глеб Игоревич 2 Г класс

Школа № 38 Октябрьского района ГО г. Уфы

Научный руководитель: Колегойда Е.А., учитель начальных классов

Школа № 38 Октябрьского района ГО г. Уфы
Актуальность: Последовательное соединение ламп накаливания в домашнем быту используется редко. Ситуация была такая, что подъездная лампа перегорала с периодичностью в один месяц, и надо было что-то делать. Обычно, в таких случаях лампу включают через диод, чтобы она питалась пониженным напряжением 110В и долго служила. Вариант проверенный, но при этом сама лампа мерцает, да и светит в полнакала. Когда же стоят две последовательно, то они так же питаются пониженным напряжением 110В, не мерцают, долго служат, светят и потребляют энергии как одна. Причем их можно развести по разным углам помещения, что тоже плюс. Здесь в линии коричневого цвета, лампы HL1 и HL2 соединены последовательно - одна за другой. Поэтому такое соединение называют последовательным. Если подать напряжение питания 220В на концы L и N, то загорятся обе лампы, но гореть они будут не в полную силу, а в половину накала. Так как сопротивление нитей ламп рассчитано на питающее напряжение 220В, и когда они стоят в цепи последовательно, одна за другой, то за счет добавления сопротивления нити накала следующей лампы, общее сопротивление цепи будет увеличиваться, а значит, для следующей лампы напряжение всегда будет меньше согласно закону Ома. Поэтому при последовательном соединении двух ламп напряжение 220В будет делиться пополам, и составит 110В для каждой. Примером последовательного соединения могут служить новогодние гирлянды. Здесь из миниатюрных лампочек с низким питанием создается одна лампа на напряжение 220В. Например, берем лампочки, рассчитанные на 6,3 Вольта и делим их на 220 Вольт. Получается 35 штук. То есть, чтобы сделать одну лампу на напряжение 220В, нам нужно соединить последовательно 35 штук с напряжением питания 6,3 Вольта. Как Вы знаете, у гирлянд есть один недостаток. Перегорает одна из ламп, например, канала зеленого цвета, значит, не горит канал зеленого цвета. Тогда мы идем на рынок, покупаем лампочки зеленого цвета, а потом дома по одной вынимаем, вставляем новую, и пока не заработает канал, перебираем его весь. Вывод: Недостатком последовательного соединения является то, что если выйдет из строя хоть одна из ламп, гореть не будут все, так как нарушается электрическая цепь. А вторым недостатком, является слабое свечение. Поэтому последовательное соединение ламп накаливания на напряжение 220В в домашних условиях практически не применяется. Параллельным соединением называют такое соединение, где все элементы электрической цепи, в данном случае лампы накаливания, находятся под одним и тем же напряжением. То есть получается, что каждая лампа, своими контактами, подключена и к фазе и к нулю. И если перегорит любая из ламп, то остальные будут гореть. Именно такое соединение ламп, рассчитанных на напряжение питания 220В, используется в домашнем быту, и не только. На следующем рисунке так же изображено параллельное соединение. Здесь все три лампы соединены в одном месте. Еще такое соединение называют «звезда» Бывают моменты, что когда именно из одной точки нужно развести проводку в разные направления. Именно «звездой» делают разводку по квартире при монтаже розеток. Параллельное включение ламп применяется и при освещении дорог. В частности, электрические лампы и двигатели, предназначенные для работы при определенном напряжении, всегда включают параллельно.
На электровозах постоянного тока и некоторых тепловозах тяговые двигатели в процессе регулирования скорости движения нужно включать под различные напряжения, поэтому они в процессе разгона переключаются с последовательного соединения на параллельное. Цель моей исследовательской работы : показать преимущества параллельного соединения ламп и предложить рекомендации по технике безопасности при работе с электричеством. Практическая ценность проделанной работы: при параллельном соединении элементов требуется больше проводов в реальной жизни, но это компенсируется тем, что если ломается один элемент, то все остальные работают. При этом весь ток будет проходить через эту вторую лампу. Это очень удобно. Если елочная гирлянда имеет параллельно включенные лампочки, и одна из них перегорает, то вы можете этого и не заметить. А когда заметите, просто заменить погасшую лампочку. Так, электроприборы в наших домах включаются в цепь параллельно. И если один из них выходит из строя, то остальные остаются в рабочем состоянии. Эквивалентным сопротивлением называется сопротивление, которое может заменить все элементы, входящие в данную цепь. Стоить отметить, что при параллельном соединении эквивалентное сопротивление будет достаточно малым. Соответственно, сила тока будет достаточно большой. Это стоит учитывать при включении в розетки большого количества электрических приборов. Ведь тогда сила тока возрастет, что может привести к перегреванию проводов и пожарам. Исследования: 1. Для представления проекта параллельного соединения лампочки и электродвигателя я установил пропеллер, затем замкнул выключатель, электродвигатель начнет вращаться, а лампочка загорится. Если выкрутить лампочку, замкнуть выключатель, электродвигатель продолжит работать. 2. Человеческое тело - проводник. Если случайно человек окажется под напряжением, то в большинстве случаев он не избежит травмы и даже смерти. Для этого я собрал конструктор со звуком звездных войн и светом, управляемый сенсором. Заменил кнопку сенсорной пластиной. Прерывистое прикосновение пальцев к пластине позволяет управлять звездными войнами. Полученные результаты и их оценка: Первый эксперимент показал, что параллельное соединение имеет существенные преимущества перед последовательным, вследствие чего оно получило наиболее широкое распространение, так если ломается один элемент, то все остальные работают. Второй эксперимент показывает, что человеческое тело имеет не очень большое сопротивление (1кОм) и обладает свойствами электрического конденсатора (это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля) . Человеческое тело - проводник. Если случайно человек окажется под напряжением, то в большинстве случаев он не избежит травмы и даже смерти. Электричество - друг человечества. Однако, при неправильном обращении к нему, такая дружба может оказаться очень опасной. Чтобы снизить вероятность поражения электрическим током, необходимо соблюдать элементарные правила безопасной работы Таким образом, я предлагаю рекомендации по технике безопасности при работе с электричеством. Первая помощь при поражении электрическим током. Электрический ток ничем не пахнет, не имеет цвета, не издает звуков и не осязается, поэтому предупредить человека о своем присутствии не может. О нем просто надо знать или быть предельно осторожным. При поражении электрическим током опасность усугубляется неспособностью пострадавшего помочь себе. Обеспечь свою безопасность. Надень сухие перчатки (резиновые, шерстяные, кожаные и т.п.), резиновые сапоги. По возможности отключи источник тока. При подходе к пострадавшему по земле иди мелкими, не более 10 см, шагами. Сбрось с пострадавшего провод сухим токонепроводящим предметом (палка, пластик). Оттащи пострадавшего за одежду не менее чем на 10 метров от места касания проводом земли или от оборудования, находящегося под напряжением.
Вызови (самостоятельно или с помощью окружающих) «скорую помощь».

Определи наличие пульса на сонной артерии, реакции зрачков на свет, самостоятельного дыхания. При отсутствии признаков жизни проведи сердечно-легочную реанимацию. При восстановлении самостоятельного дыхания и сердцебиения придай пострадавшему устойчивое боковое положение. Если пострадавший пришел в сознание, укрой и согрей его. Следи за его состоянием до прибытия медицинского персонала, может наступить повторная остановка сердца.

Освобождение пострадавшего от тока.

Прежде всего необходимо быстро освободить пострадавшего от действия электрического тока, т.е. отключить цепь тока с помощью ближайшего штепсельного разъема, выключателя (рубильника) или путем вывертывания пробок на щитке.
В случае отдаленности выключателя от места происшествия можно перерезать провода или перерубить их (каждый провод в отдельности) топором или другим режущим инструментом с сухой рукояткой из изолирующего материала.
При невозможности быстрого разрыва цепи необходимо оттянуть пострадавшего от провода или же отбросить сухой палкой оборвавшийся конец провода от пострадавшего.
Необходимо помнить, что пострадавший сам является проводником электрического тока. Поэтому при освобождении пострадавшего от тока оказывающему помощь необходимо принять меры предосторожности, чтобы самому не оказаться под напряжением: надеть галоши, резиновые перчатки или обернуть свои руки сухой тканью, подложить себе под ноги изолирующий предмет - сухую доску, резиновый коврик или, в крайнем случае, свернутую сухую одежду.
Оттягивать пострадавшего от провода следует за концы его одежды, к открытым частям тела прикасаться нельзя. При освобождении пострадавшего от тока рекомендуется действовать одной рукой.
Если он находится на стремянке, подставке или каком-либо ином приспособлении, надо принять меры, чтобы предотвратить ушибы или переломы при падении.
Если человек попал под напряжение выше 1000 В такие меры предосторожности недостаточны. Необходимо обратиться к специалистам, которые немедленно снимут напряжение.
Первая помощь пострадавшему
Меры первой помощи зависят от состояния пострадавшего после освобождения от тока.
Для определения этого состояния необходимо:
- немедленно уложить пострадавшего на спину;
- расстегнуть стесняющую дыхание одежду;
- проверить по подъему грудной клетки, дышит ли он;
- проверить наличие пульса (на лучевой артерии у запястья или на сонной артерии на шее;
- проверить состояние зрачка (узкий или широкий).
Широкий неподвижный зрачок указывает на отсутствие кровообращения мозга.
Определение состояния пострадавшего должно быть проведено быстро, в течение 15 - 20 секунд.
1. Если пострадавший в сознании, но до того был в обмороке или продолжительное время находился под электрическим шоком, то ему необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача и дальнейшее наблюдение в течение 2-3 часов.
2. В случае невозможности быстро вызвать врача необходимо срочно доставить пострадавшего в лечебное учреждение.
3. При тяжелом состоянии или отсутствии сознания нужно вызвать врача (Скорую помощь) на место происшествия.
4. Ни в коем случае нельзя позволять пострадавшему двигаться: отсутствие тяжелых симптомов после поражения не исключает возможности последующего ухудшения его состояния.
5. При отсутствии сознания, но сохранившемся дыхании, пострадавшего надо удобно уложить, создать приток свежего воздуха, давать нюхать нашатырный спирт, обрызгивать водой, растирать и согревать тело. Если пострадавший плохо дышит, очень редко, поверхностно или, наоборот, судорожно, как умирающий, надо делать искусственное дыхание.
6. При отсутствии признаков жизни (дыхания, сердцебиения, пульса) нельзя считать пострадавшего мертвым. Смерть в первые минуты после поражения - кажущаяся и обратима при оказании помощи. Пораженному угрожает наступление необратимой смерти в том случае, если ему немедленно не будет оказана помощь в виде искусственного дыхания с одновременным массажем сердца. Это мероприятие необходимо проводить непрерывно на месте происшествия до прибытия врача.
7. Переносить пострадавшего следует только в тех случаях, когда опасность продолжает угрожать пострадавшему или оказывающему помощь.

Сопротивление тела человека.
От величины сопротивления зависит величина тока, проходящего через тело человека в случае попадания под напряжение. Чем больше сопротивление, тем лучше. Однако сопротивление тела человека имеет свойство меняться в меньшую или большую сторону. Уменьшение сопротивления зависит от таких факторов, как влажность организма, наличие алкоголя в крови, эмоциональное состояние человека и т.д. Здоровые и физически крепкие люди противостоят электричеству лучше больных и ослабленных, причем степень поражения во многом определяется состоянием человека. Пот, возбудимость или переутомление снижают сопротивляемость организма.

Смертельным фактором является сила тока, а не напряжение, причем в отличие от переменного тока к постоянному человек быстро привыкает, а вот переменный крайне опасен. Существует порогово ощутимый ток - 0,6-1,5 мА. Ток в 10-15 мА приводит к тому, что пострадавший уже не способен убрать руки от провода или электроприбора (неотпускающий ток). При 50 мА повреждаются органы дыхания и сердечно-сосудистая система, 100 мА (промышленный ток, к частным домам не подводящийся) вызывают остановку сердца.

Таким образом, чем дольше длится воздействие тока на человека, тем вероятнее летальный исход, поскольку сопротивляемость тела уменьшается.

Как правило, электрическую разводку делают как можно выше от пола, поэтому, чтобы упростить себе работу, полезно обзавестись складной лестницей.

• перед началом ремонтных работ, связанных с опасностью получить удар электрическим током, следует выключить групповой автомат на щитке в квартире или на лестничной клетке;

• надо разместить на электрощите на лестничной клетке предупреждающую табличку, иначе сосед может случайно включить электричество в самый неподходящий момент;

• перед тем как приступить к работам, с помощью индикаторной отвертки нужно удостовериться в действительном отсутствии электричества в сети;

• предохранители (пробки), которые сейчас в строительстве не используют, еще установлены в некоторых домах, поэтому следует помнить, что заменяют их только при перегорании. Кустарный ремонт в виде установки проволочек («жучков») может привести к пожару; Использование самодельных предохранителей.
  В старых жилых домах, где для защиты электрической сети применяются предохранители с плавкой вставкой, очень часто домашние умельцы делают самодельные плавкие вставки. Делать это категорически запрещается. Лучше использовать автоматические выключатели, либо поставить пробку-автомат.

• главным условием безопасного использования электроэнергии в быту является хорошее состояние изоляции, электротехники, предохранительных щитков, переключателей, розеток, ламповых патронов, светильников, шнуров. Изоляцию следует регулярно проверять и обновлять при необходимости. Чтобы не повредить ее, не рекомендуется подвешивать провода на гвозди, железные и деревянные предметы, перекручивать их, размещать за газовыми и водосточными трубами, радиаторами, использовать в качестве вешалки, вытаскивать вилку из розетки за шнур, покрывать их краской и белить, укладывать на работающие светильники . Нельзя использовать светильники с поврежденными вилкой, проводом или выключателем;

• покидая квартиру, не забудьте выключить свет и электроприборы, поскольку так не только экономится электричество, но и существенно уменьшается риск возникновения пожара;

• не следует пользоваться переносными светильниками в ванной комнате. Покупая светильник для нее, нужно внимательно прочитать инструкцию, поскольку есть светильники для сырых помещений, в конструкции которых использованы специальные элементы, чтобы сделать их безопасными;

• наиболее внимательно надо подойти к вопросу электробезопасности в помещениях, где обычно находятся дети;

• мощность лампочки в светильнике должна соответствовать допустимому для него пределу. В результате нарушения теплового режима могут произойти короткое замыкание и, как следствие, пожар;

• не рекомендуется мыть включенные осветительные приборы и электролампы - это опасно;

• поскольку проводка в квартире, как правило, скрытая, нельзя произвольно сверлить отверстия и забивать гвозди. Если вы не уверены в том, что в данной зоне не проходят какие-либо провода, используйте особую электродрель с двойной изоляцией;

• осветительные устройства не стоит подвешивать на токоведущих проводах - только на специальных приспособлениях.

• Заземление бытовых приборов.
  Металлический корпус любой бытовой техники потенциально опасен. Это означает то, что если произойдёт пробой фазы на корпус, то прикосновение к корпусу повлечёт за собой поражение электрическим током. В современной технике вероятность пробоя достаточно мала, но она присутствует и поэтому металлические части необходимо заземлять. Делается это при помощи трёхжильной проводки (фаза, ноль, земля), европейской розетки и европейской вилки.

• Эксплуатация мощных потребителей.
  Если в советские времена нагрузка на проводку была незначительной, то сегодня дела обстоят по-другому. Стиральные машины, пылесосы, постоянно работающие электрические нагреватели воды (бойлеры) приводят к постепенному перегреву старой алюминиевой проводки. Это может привести к повреждению изоляции и возникновению короткого замыкания. Чтобы этого не произошло, можно заменить алюминиевые провода на медные, или увеличить сечение провода.

• Электробезопасность во влажных помещениях.
  Не стоит пользоваться в ванной комнате электрическими приборами, особенно находясь в воде. Влажные помещения особо опасны, т.к. вода - хороший электропроводник. В крайнем случае, необходимо находиться на безопасном расстоянии от воды. Кроме того, обязательно должны использоваться надёжные аппараты защиты сети, которые в случае короткого замыкания или даже маленькой утечки тока отключат напряжение.

• Использование инструмента и электроинструмента.
  Т.к. в большинстве случаев проводка выполняется скрытым способом, то любые работы по сверлению или штроблению стен, выполняемые электроинструментом, необходимо выполнять с особой осторожностью, дабы случайно не повредить провода и самому не попасть под напряжение.

• Общие советы по безопасности:
  Следите за целостностью сетевых шнуров бытовой техники, не перегружайте проводку мощными потребителями. Используйте современные комплектующие (выключатели, розетки, щитки). В случае необходимости не поленитесь проконсультироваться по разным электрическим вопросам с опытным электриком.