XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Создание батарейки в домашних условиях
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение
В нашей жизни мы ежедневно сталкиваемся с различного вида батарейками. Без них не работали бы весы, фонарики, часы и другие предметы, окружающие нас, так как этой технике необходимо электропитание. Знакомые всем батарейки созданы человеком, но созданы на заводах. А возможно ли создание батарейки в домашних условиях и из тех материалов, которые может найти у себя почти каждый человек?
Цели работы:
- узнать историю возникновения батарейки;
- создать работающую батарейку.
Задачи: подтвердить возможность создания батарейки из подручных средств в домашних условиях.
2.1. Описание и история батарейки
Батарейка – это гальванический элемент. Электрический ток в нем появляется путем химических реакций. Это независимый от электросети источник питания. Другими словами гальванический элемент – это источник электрического тока, основанный на химической реакции двух металлов, один из металлов, именуемый анодом, всегда более активный, чем второй, называемый катодом, эти металлы помещены в токопроводящую среду, именуемую электролитом, при соединении этих металлов проводником образуется электрическая цепь и начинает вырабатываться ток, который идет от анода к катоду.
Впервые этот способ получения электричества был придуман знаменитым итальянским физиком Алессандро Вольта.
А название «гальванический элемент» дано в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани. Еще в 1791 году он сделал важное наблюдение – только не сумел его правильно истолковать. Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества – если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры или если оно просто прикасается к двум металлическим предметам. Но Гальвани подумал, что это электричество есть в теле самой лягушки. И назвал это явление «животным электричеством». Вольта повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. Он заметил, что если мертвая лягушка касается предметов из одного металла – например, железа – никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод – появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется (с помощью проводника, которым и оказывалось в опытах Гальвани тело лягушки) химическая реакция.
После множества опытов с разными металлами Вольта сконструировал столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке: внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д.
И в итоге столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем – отрицательным электричеством. Высота столба составила полметра.
День рождения батарейки – 20 марта 1800 года.
Одним из первых гальванических элементов, которым можно было пользоваться вне лабораторий, был изобретен Жоржем Лекланше в 1866 году. Конструкция имени Лекланше проста - цинковый анод, катод из диоксида марганца с углем, размещенные в электролите из хлорида аммония.
III. Практическая часть
3.1. Необходимые материалы
Для проведения опыта нам потребуются:
-
Лимон – 3 шт.;
-
Медный провод– 4 шт.;
-
Оцинкованный саморез – 3 шт.;
-
Диод – 1 шт.
Все необходимые материалы, кроме диода (за ним пришлось ехать в магазин), были найдены у папы в гараже (Приложение А).
3.2. Создание батарейки. Этапы
-
Лимоны моем и немного мнём (для выделения лимонного сока).
-
Зачищаем провод с двух сторон от изоляции и крепим один конец к саморезу.
-
В лимон вставляем проводники: с одной стороны – медный провод, а с другой – саморез с другим проводом. Проводники помещаем в лимон на 2-3 см. Проделываем эту процедуру со всеми лимонами, соединяя их (у нас получилось, что в один лимон будет помещен саморез и свободный от самореза провод).
-
К свободному концу провода, вставленного в лимон напрямую, без самореза, мы присоединяем длинную ножку диода.
-
Проверяем работоспособность батарейки: держа провод с прикрепленным диодом за изоляцию, мы свободным концом провода, вставленного в лимон через саморез, дотрагиваемся до короткой ножки диода. Диод загорается. (Приложение Б)
Когда металлы (медь и цинк) начинают взаимодействовать через раствор (лимонный сок), возникает движение заряженных частиц из анода (цинк) к катоду (медь) – и вырабатывается электрическая энергия.
Для сравнения мы присоединили аналогичный диод к двум пальчиковым батарейкам, чтобы проверить, одинаково ли он светит от самодельной батарейки и от стандартного источника тока. Как показал этот этап нашего эксперимента, свет от пальчиковых батареек будет значительно ярче, чем от лимонной батарейки. (Приложение В)
-
-
Описание принципа действия домашней батарейки
-
Опыт включает в себя получение электричества методом химической реакции между цинком, медью и лимонной кислотой.
Сок лимона, вступая в химическую реакцию с цинком, растворяет его. В результате от цинкового самореза отделяются положительно заряженные частицы и оседают на медной проволоке, которая в свою очередь, приобретает положительный заряд.
Когда медь и цинк контактируют с кислотой, содержащейся в лимонном соке, происходит химическая реакция. В итоге медный проводник становится положительно заряженным, а цинковый - отрицательно.
После этого мы соединили диод с медным и цинковым проводниками, создав замкнутую сеть, в которой и образовался электрический ток. В результате получилась батарейка со слабым зарядом.
Работать лимонная батарейка будет пока длится химическая реакция.
IV. Заключение
Таким образом, мы достигли поставленной в начале работы цели: узнали историю возникновения батарейки и создали работающую батарейку из лимонов. В ходе работы я узнал много интересного. Например, о том, что:
- батарейки можно собирать не только из лимонов, а из других фруктов и овощей;
- благодаря химическим реакциям появляется электрическая энергия;
- не любое сочетание металлов даст необходимый результат;
- свет от разных источников тока будет разным, даже если диоды одинаковые.
История создания батарейки, как и любых новых открытий удивительна и очень интересна. Без многих из них наша жизнь была бы не так интересна и особенно не была бы так удобна. Только в своей комнате я насчитал 5 предметов, которые не работали бы без батареек.
Надеюсь, что самодельная батарейка мне никогда в жизни не пригодится, но если возникнет необходимость, то я готов к её созданию.
V. Список литературы:
1.Журнал «Химия и Химики» [Электронный ресурс]://http://lady.mail.ru/article/465547-vkusnye-bljuda-iz-cherstvogo-hleba/(дата обращения 05.01.2024).
2.Нечаев, С.Ю. Удивительные изобретения./ Нечаев, С.Ю. – Энас Книга. – 2016. 54с.
IV. Приложение
Приложение А
Сбор материалов для проведения эксперимента.
Приложение Б
Проверка работоспособности батарейки
|
Этап 1 |
Этап 2 |
|
Приложение В Сравнение света от пальчиковой батарейки со светом от лимонной батарейки |
||