Меню

Грифель от карандаша проводит ток или нет



Свойства графита в электротехнике

В этой статье я расскажу про то, чем мы все пользуемся почти каждый день. Это обычный КАРАНДАШ, если быть точнее это ГРАФИТ.

Свойство графита проводить электрический ток используется давно, например, в электродвигателях используются графитовые щетки. Грифель современного карандаша имеет малое сопротивление и через него может проходить ток достаточный для свечения лампочки.

СОВЕТ НАЧИНАЮЩИМ РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ: Крайне НЕ рекомендуется ковыряться карандашом в розетке, надеясь на диэлектрические свойства дерево.

Простейший резистор можно изготовить самому. Возьмите бумагу и простой карандаш, желательно с мягким грифелем. Нарисуйте прямоугольник и равномерно закрасьте его карандашом — резистор готов. На рис. Внизу показан такой резистор и небольшой эксперимент с измерением зависимости сопротивления графитового прямоугольника от его длины.

При помощи карандаша можно ремонтировать графитовые реостаты – достаточно натереть износившуюся графитовую полоску, по которой скользит ползунок, простым карандашом. Кстати реостат B50K тоже графитовый.

Всем спасибо! С вами был: Эксцентриситет012

Тонкомпенсированный регулятор громкости с адаптацией к регулятору тембра — теория и практика.

Увеличение мощности интегральных усилителей транзисторами. Рассматривается на примере схем LM3886 и TDA7294.

Самодельный активный предварительный усилитель с НЧ-ВЧ регулировками на ОУ TL072, для УМЗЧ.

Источник

Исследование электрических свойств карандашных линий

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 10–11 классов

Актуальность

Нарисованная карандашом на бумаге линия может проводить ток благодаря графиту, который является полуметаллом. Графит обладает поверхностью Ферми, которая имеет сильно вытянутую форму, что говорит о том, что проводимость графита в продольном направлении много выше (примерно в 10000 раз), чем в поперечном. Линия не является сплошной и состоит не только из графита. При производстве карандаша пластичная масса, состоящая из графита и глины, экструзируется через узкие отверстия. Затем происходит отжиг глины; количество глины, которая остаётся в грифеле, определяет твёрдость карандаша. На последнем этапе в грифель добавляют жир, который обеспечивает намазывание материала на бумагу. Таким образом, карандашная линия представляет собой смесь проводящего и непроводящего материалов. Кроме того, на бумагу грифель ложится чешуйками, вследствие чего мы можем говорить о задаче перколяции. Основной вопрос работы: является ли карандашная линия по своим электрическим свойствам вырезанным кусочком грифеля или она ближе к грифельному порошку?

Цель

Исследовать электрические характеристики карандашной линии

Задачи

1. Исследование удельного сопротивления грифеля в зависимости от твёрдости карандаша

2. Исследование удельного сопротивления однослойных и многослойных карандашных линий

3. Построение модели зависимости удельного сопротивления от числа слоёв

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Конденсатор высокой ёмкости
  • Мультиметр
  • Станок ЧПУ

Описание

В работе мы пользовались методом разрядки конденсатора через линию и измеряли характеристическую скорость разрядки. Мы изучили следующие структуры: стержни цанговых карандашей; бороздки, заполненные графитовым порошком; линии, полученные при слабом нажатии; многослойные линии. Основным вопросом мы считаем следующий: является ли карандашная линия по своим электрическим свойствам приближенной к грифелю или к грифельному порошку? Наши измерения и вычисления показывают, что чем выше твёрдость, тем ближе линия к свойствам порошка, то есть грифель крошится, в то время как грифель мягких карандашей намазывается. Мы выявили ряд интересных температурных эффектов, которые связаны с тем, что при повышении температуры из линии начинают испаряться жирующие элементы. Также мы изучили прохождение переменного тока через линию и измерили индуктивность и ёмкость этих структур.

Результаты работы/выводы

  1. Сопротивление графитного порошка выше сопротивления цельного грифеля, но менее чем в 10000 раз.
  2. Линия, начерченная твёрдым карандашом, имеет удельное сопротивление, приближенное к сопротивлению порошка.
  3. С понижением твёрдости карандаша сопротивление линии стремится к сопротивлению грифеля.

Перспективы использования результатов работы

На базе карандашных линий можно создать элементы электроники (диоды и транзисторы) с уникальными свойствами.

Источник

Исследование физических свойств ученического простого карандаша.

Романова Мария Викторовна

Всегда интересно, что скрывается за обычными вещами, какие физические характеристики можно изучать на примере широко распространенных физических тел, отработать разные методы проведения экспериментов и обработки данных.

Способы, которыми выполняются исследования, очень актуальны, так как ответить на вопрос: «Что значит измерить физическую величину правильно?» — непросто. Поэтому необходимо точно знать смысл двух понятий: правильно и точно. Данная работа позволяет развести эти понятия и научиться выполнять измерения правильно и точно, а также углубить свои знания в области изучения физики.

Читайте также:  Норма электрического тока для человека

Скачать:

Вложение Размер
proekt_issledovanie_fizicheskih_svoystv_prostogo_uchenicheskogo_karandasha.docx 97.31 КБ
proekt_issledovanie_fizicheskih_svoystv_prostogo_uchenicheskogo_karandasha.pptx 340.19 КБ

Предварительный просмотр:

Государственное казенное образовательное учреждение

специальная (коррекционная) общеобразовательная

«Исследование физических свойств ученического простого карандаша».

Авторы Бирюкова Полина 9 класс

Дроботов Андрей 9 класс

Руководитель проекта : Романова Мария Викторовна,

учитель физики и информатики

Научный консультант: Лютов Валентин Николаевич,

учитель биологии, ответственный за

инновационную работу в ОУ

Тема проекта: Исследование физических свойств ученического простого карандаша.

Актуальность: Всегда интересно, что скрывается за обычными вещами, какие физические характеристики можно изучать на примере широко распространенных физических тел, отработать разные методы проведения экспериментов и обработки данных.

Способы, которыми выполняются исследования, очень актуальны, так как ответить на вопрос: «Что значит измерить физическую величину правильно?» — непросто. Поэтому необходимо точно знать смысл двух понятий: правильно и точно. Данная работа позволяет развести эти понятия и научиться выполнять измерения правильно и точно, а также углубить свои знания в области изучения физики.

  • исследовать некоторые физические свойства обычного ученического простого карандаша, который находится в портфеле каждого ученика.

Основные задачи деятельности: измерить у отдельных деталей простого карандаша:

  • плотность дерева и грифеля;
  • сопротивление грифеля механическим нагрузкам;
  • теплопроводность грифеля;
  • теплоемкость грифеля;
  • электрическое сопротивление грифеля;
  • снять вольтамперную характеристику для грифелей разной длины и сравнить их проводимости.

Объект исследования: простой ученический карандаш.

Предмет исследования: физические свойства ученического простого карандаша.

  • Физический эксперимент.
  • Математическая обработка полученных данных.
  • Анализ современной литературы.

Каранда́ш (тюрк. karadaş, «кара» — чёрный, «даш» — камень, дословно, — чёрный камень) — инструмент в виде стержня, изготавливаемого из пишущего материала (угля, графита, сухих красок и т. п.), применяемый для письма, рисования, черчения. Часто, в целях удобства, пишущий стержень карандаша вставляется в специальную оправу.

Простой карандаш имеет графитовый грифель и пишет серым цветом с оттенками от светлого до почти чёрного (зависит от твёрдости графита).

Карандаши различаются по твёрдости грифеля, которая, как правило, указана на карандаше и обозначается буквами М (или B — от англ. blackness (букв. чернота) — мягкий и Т (или H — от англ. hardness (твёрдость) — твёрдый. Стандартный (твёрдо-мягкий) карандаш обозначается сочетаниями ТМ или HB. Буква F (от англ. fine point (тонкость) – это средний тон между НВ и Н.

  • Известный французский карикатурист Эммануэль Пуаре (1858—1909), родившийся в России, придумал себе аристократично звучащий на французский манер псевдоним Caran d’Ache, которым стал подписывать свои работы. Позднее этот вариант французской транскрипции русского слова «карандаш», был выбран названием и фирменным знаком швейцарской торговой марки Caran d’Ache, основанной в Женеве в 1924 году, выпускающей эксклюзивные пишущие инструменты и аксессуары.
  • Обычным карандашом средней твёрдости можно провести линию длиной 55 км или написать 45 тысяч слов. Одна буква, написанная карандашом, весит в среднем 0,00033 грамма.

Определение плотности дерева и грифеля.

Для определения плотности дерева и грифеля нам пришлось отделить грифель карандаша от деревянной оболочки.

Определяем плотности дерева : дерево имеет плотность меньше, чем у воды, поэтому плотность определялась отношением массы деревянной оболочки к ее объему. Масса определялась на рычажных весах с разновесами, а объем – с помощью мензурки. Деревянные стружки были помещены в сосуд цилиндрической формы (мензурку) и уплотнены. Измерения объема цилиндра превышали реальный объем дерева, так как стружки, конечно, не идеально уплотнены. Для определения объема в цилиндр добавили воды столько, чтобы она заполнила все промежутки между стружками. Вычисляем:

масса m=1,95 г. Плотность , что соответствует плотности дерева в таблице плотностей некоторых твердых тел.

Определяем плотности грифеля : форму грифеля считаем цилиндрической. Длину грифеля и его толщину определяем с помощью штангенциркуля. Массу и плотность – аналогично определению плотности дерева. Вычисляем:

Определение сопротивления грифеля механическим нагрузкам.

Графит — жирное на ощупь вещество черного или серо-черного цвета с металлическим блеском. Его свойства зависят от происхождения или способа получения. Наиболее правильные кристаллы образует минерал цейлонских месторождений.

Кристаллическая решетка графита имеет слоистую структуру.

Молекулярные связи внутри слоя сильные, а между слоями – слабые.

Определяем сопротивление грифеля механическим нагрузкам:

  • Измеряем длину грифеля. Длина грифеля 5 см. Закрепляем его в лапке штатива и подвешиваем к его концу динамометр.
  • Грифель сломался при нагрузке 2,9Н (m=290г).
  • Предел прочности грифеля составляет

Определение теплопроводности грифеля.

Теплопроводность — это способность вещества пропускать через свой объём тепловую энергию, а также количественная оценка этой способности (также называется коэффициентом теплопроводности).

Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передается из более нагретых областей тела к менее нагретым областям.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

В физике известен закон теплопроводности Фурье, который применяют для определения теплопроводности материала. Но в нашей работе мы не смогли записать закон Фурье для грифеля, поэтому сравнили теплопроводность грифеля с теплопроводностью меди следующим способом:

  • На равных расстояниях вдоль грифеля и вдоль медного проводника прикрепляем с помощью парафина кнопки.
  • Соединив концы грифеля и металлического проводника, начинаем нагревать один из концов.
  • Через 6 секунд первая кнопка отпадает от медного проводника и через 17 секунд от грифеля.
  • Теплопроводность грифеля меньше, чем меди.

Определение теплоемкости грифеля.

  • Составляем уравнение теплового равновесия: Q отданное =Q полученное
  • В пробирку наливаем воды и опускаем в нее грифель. Пробирку нагреваем в пламени спиртовки до кипения.
  • Опускаем пробирку в мензурку с холодной водой.
  • Измеряем температуру в начале и в конце, массу грифеля, пробирки, воды в мензурке и пробирке.
  • Составляем уравнения относительно неизвестной теплоемкости грифеля.

Табличное значение составляет 0,174 кал/г*град

Полученное значение не совсем совпадает с табличным, т.к. мы не учли потери в окружающую среду

Для сравнения: теплоемкость воды составляет 1; мрамора 0,21; железа 0,11; кирпича 0,177; меди 0,093 кал/г*град.

Определение электрического сопротивления грифеля.

Проверим, проводит ли грифель карандаша электрический ток, и от каких величин зависит его значение.

Собираем электрическую цепь:

На рисунке: ВС-графитовый стержень, А-амперметр, V-вольтметр.

Напряжение — характеристика электрического поля, характеризуется работой над единичным зарядом.

Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени служит основной количественной характеристикой тока называемой силой тока.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 Вольт возникает ток силой 1 Ампер. Сопротивление обозначается величиной R. Сопротивление определяем из закона Ома для участка цепи:

Сопротивление зависит от длины проводника, площади его поперечного сечения и материала, из которого он сделан. Удельное сопротивление графита равно 13

Для проведения эксперимента мы использовали грифель длиной 15 см.

В результате эксперимента получили:

грифель длиной 15 см имеет сопротивление 19 Ом. Такой же проводник из меди имел бы сопротивление в 450 раз меньше, в цепи произошло бы короткое замыкание.

Снятие вольт-амперной характеристики для грифелей разной длины и сравнение их проводимости.

Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость напряжения от силы тока представляет собой прямую линию, и наклон ее тем больше, чем больше сопротивление.

Сила тока I измеряется в Амперах. Напряжение U измеряется в Вольтах.

Следовательно, зависимость I(U) называется вольт-амперной характеристикой проводника. Для каждого проводника она своя.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

Снятие вольтамперной характеристики

  • По вертикали отложено напряжение, по горизонтали – сила тока
  • Верхний график построен для грифеля длиной 15 см
  • Средний – для грифеля длиной 5 см
  • Нижний – для грифеля длиной 2,5 см
  • Мы убедились, что простой карандаш является предметом, дающим очень много физической информации.
  • Любой предмет, с которым мы часто работаем, может стать источником информации.
  • Теплопроводность грифеля меньше, чем у металлов, но больше, чем у дерева, поэтому его и делают в оболочке.
  • Теплоемкость, подсчитанная на опыте, соответствует табличной.
  • Грифель длиной 15 см имеет сопротивление 19 Ом. Такой же проводник из меди имел бы сопротивление в 450 раз меньше, в цепи произошло бы короткое замыкание.

Фасмер, М. Этимологический словарь русского языка том 2., Астрель, АСТ 1986-87

Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Исследование физических свойств ученического простого карандаша Авторы: Бирюкова Полина 9 класс Дроботов Андрей 9 класс Руководитель проекта: Романова М. В. – учитель физики и информатики

Цель проекта: исследовать некоторые физические свойства обычного ученического простого карандаша, который находится в портфеле каждого ученика

Основные задачи деятельности: измерить у отдельных деталей простого карандаша: плотность дерева и грифеля; сопротивление грифеля механическим нагрузкам; теплопроводность грифеля; теплоемкость грифеля; электрическое сопротивление грифеля; снять вольт-амперную характеристику для грифелей разной длины и сравнить их проводимости.

Каранда́ш (тюрк. karadaş , «кара» — чёрный, « даш » — камень, дословно, — чёрный камень) — инструмент в виде стержня, изготавливаемого из пишущего материала (угля, графита, сухих красок и т. п.), применяемый для письма, рисования, черчения.

Известный французский карикатурист Эммануэль Пуаре (1858—1909), родившийся в России, придумал себе аристократично звучащий на французский манер псевдоним Caran d’Ache , которым стал подписывать свои работы. Позднее этот вариант французской транскрипции русского слова «карандаш», был выбран названием и фирменным знаком швейцарской торговой марки Caran d’Ache , основанной в Женеве в 1924 году, выпускающей эксклюзивные пишущие инструменты и аксессуары.

Обычным карандашом средней твёрдости можно провести линию длиной 55 км или написать 45 тысяч слов. Одна буква, написанная карандашом, весит в среднем 0,00033 грамма.

Определение плотности дерева и грифеля. плотность дерева плотность грифеля

Определение сопротивления грифеля механическим нагрузкам.

Определение теплопроводности грифеля.

Определение теплоемкости грифеля. Табличное значение составляет 0,174 кал/г*град Полученное значение не совсем совпадает с табличным, т.к. мы не учли потери в окружающую среду Для сравнения: теплоемкость воды составляет 1; мрамора 0,21; железа 0,11; кирпича 0,177; меди 0,093 кал/г*град.

Определение электрического сопротивления грифеля. Удельное сопротивление графита равно 13 Ом*мм 2 \м . Грифель длиной 15 см имеет сопротивление 19 Ом.

Снятие вольт-амперной характеристики для грифелей разной длины и сравнение их проводимости.

Источник

Исследование электрических свойств простого карандаша

Исследование

Объект исследования: грифель простого карандаша.

— исследование физических свойств грифелей простых карандашей;

-исследование зависимости электрического сопротивления грифеля простого карандаша от его состава и линейных размеров;

— сборка электрической цепи, в одном из участков которой используется карандаш.

Гипотеза

Объект нашего исследования: грифель простого карандаша.

Загорится ли лампочка в электрической цепи, если один из участков цепи заменить на стержень простого карандаша?

Для учеников 7-9 классов предлагается исследовать электропроводность графита.

Оборудование и материалы

Мультиметр, батарейки 4х1,5 В, лампочка карманного фонарика, соединительные проводники, переключатель, простые карандаши разной твердости.

Зачем в исследовании нужны материалы других участников

Аудитория ГлобалЛаб, возможно, даст толчок для дальнейшего развития проекта, новых направлений в исследовании свойств гриферя простого карандаша

Протокол проведения исследования

— изучение различных источников информации о карандашах;

— измерение с помощью цифрового мультиметра электрического сопротивления грифелей карандашей разных видов;

— исследования зависимости электрического сопротивления грифельного слоя (штриховка на бумаге) от его линейных размеров;

— проверка работы электрической цепи, а одном из участков которой используется карандаш.

-анализ полученных результатов.

Техника безопасности

При исследовании свойств грифеля простого карандаша необходимо соблюдать элементарные правила техники безопасности.

Измерения проводить сухими руками.

Источник тока электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Не включать собранную цепь без проверки и разрешения учителя.

Не касайтесь руками мест соединений. Не использовать провода с нарушенной изоляцией. Все изменения в цепи производите после отключения источника тока.

При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов. После снятия показаний цепь разомкнуть.

Источник