XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Самодельные фруктовые и овощные батарейки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Азаренко Е.В. 1

---

1ГУО "Средняя школа №19 г. Могилева им. М.Ф. Сафонова"

Шпаковская Н.А. 1

---

1ГУО "Средняя школа №19 г. Могилёва им. М.Ф. Сафонова"

Работа в формате PDF

481.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Я очень много читаю. Прочитав книгу Н.Носова, я узнал о нетрадиционном использовании фруктов. По замыслу писателя, коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. Меня заинтересовал данный способ получения энергии, и я стал искать данную информацию в интернете. Кроме того, если верить интернет - источникам, то когда у меня дома отключат электричество, я смогу некоторое время освещать его при помощи овощей.

Я решил проверить лично: возможно такое или нет? Узнать, какие ещё секреты хранят овощи и фрукты.

Моя работа посвящена необычным источникам энергии. В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами [1, с.14].

Я считаю, что моя работа актуальна, так как она направлена на поиск получения экологически чистых источников энергии из фруктов и овощей, что позволяет не загрязнять планету, а использовать то, что есть в природе. Так же позволит расширить знания моих друзей об этом актуальном вопросе.

Для того чтобы выяснить, знают ли школьники что-нибудь об электричестве, я провёл анкетирование. (Приложение А) Было задано 5 вопросов. Анализ этих вопросов представлен в диаграммах. (Приложение Б). Анализируя анкету, можно сказать, что 100% опрошенных знают, что такое батарейка; 100% опрошенных знают, что такое электричество; 100% уверены в том, что лампочка без электричества не загорится; 80% детей считают, что фрукты и овощи не могут заменить батарейку; 90% детей считают, что от фруктово-овощной батарейки лампочка не загорится.

Цель работы: проверить существование электрического тока в овощах и фруктах.

Задачи:

1. Изучить литературу об источниках электрического тока. Познакомиться с устройством батарейки.

2. Изготовить самодельную батарейку для получения электрического тока из овощей и фруктов.

3. Экспериментально измерить и проанализировать силу тока и напряжение фруктовых и овощных батарей.

4. Испытать разные комбинации последовательно соединённых продуктов и проанализировать полученные результаты.

5. Исследовать электропроводность овощей и фруктов, используя прибор.

Я использовал следующие методы исследования: изучение литературы, анкетирование, эксперимент, метод анализа и обработки результатов, метод сравнения.

Гипотеза: предположим, что дорогие батарейки можно заменить самодельными фруктовыми и овощными батарейками.

Объект исследования: фрукты и овощи.

Предмет исследования: получение электрического тока.

ГЛАВА 1

1. Изобретение источников электрического тока. История создания батарейки

Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. Возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки [2, с.63].

Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого - Алессандро Вольта. Он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство. Оно состояло изцинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной стали (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Несколько позже ученый собрал целую батарею из последовательно соединенных элементов, благодаря чему удалось существенно увеличить выходное напряжение. Именно это устройство стало первым в мире элементом питания и прародителем современных батарей. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами [3, с.51].

Батарейка - это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать. Все они работают по одному принципу. В них создается электрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны передаются от одного из них другому.

2. Нетрадиционные источники электрического тока

Кроме традиционных источников тока существует множество нетрадиционных источников. Есть и другие предметы, которые на первый взгляд не имеют никакого отношения к электричеству, однако могут служить источником тока.

Лаборатория в Нидерландах изучает возможность получения электричества из растений, точнее, из корневой системы растений и из бактерий, находящихся в почве.

Энергия солнца, энергия ветра, энергия приливов и отливов возобновляемым источникам энергии в последнее время всё чаще причисляют и растения. Ведь только зеленое растение является той единственной в мире лабораторией, которая усваивает солнечную энергию и сохраняет ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза.

Один из альтернативных источников энергии - это процесс фотосинтеза. Процесс фотосинтеза, протекающий в клетке растения, является одним из главных процессов. В ходе него происходит не только разделение молекул воды на кислород и водород, но и сам водород в какой-то момент оказывается разделенным на составные части — отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ядра. Так что, если в этот момент ученым удастся «растащить» положительно и отрицательно заряженные частицы в разные стороны, то, по идее, можно получить замечательный живой генератор, топливом для которого служили бы вода и солнечный свет, а кроме энергии он бы еще производил и чистый кислород. Возможно, в будущем такой генератор и будет создан. Но для осуществления этой мечты нужно отобрать наиболее подходящие растения.

ГЛАВА 2

2.1 Эксперимент 1. Изготовление батарейки

Ученые утверждают, что, если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов. Ведь в любом фрукте и овоще есть электричество. Поскольку они заряжают нас, людей, энергией при их употреблении. Но я не привык верить на слово, поэтому решил проверить это на опыте. В качестве метода исследования мы выбрали эксперимент.

Итак, для создания батарейки понадобится: лимон, яблоко, груша, банан, апельсин, томат, картофель, киви, медная проволока, железный гвоздь и оцинкованный шуруп, провода, амперметр, вольтметр, лампочка (светодиод).

Большинство фруктов содержит в своем составе слабые растворы кислот. Именно поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент. Роль электролита выполняет сок из фруктов и овощей. Положительным электродом будет служить медная проволока, а отрицательным - гвозди и шурупы.

Приложив два свободных конца проволок к контактам прибора, увидим, что стрелка отклонилась. Следовательно, в цепи есть ток. Теперь достаточно их вставить в овощ или фрукт и получается «батарейка». (Приложение В)

Вывод: во фруктах и овощах есть электричество.

Эксперимент 2. Измерение тока во фруктах и овощах.

Приступаю к измерению тока во фруктах и овощах. Прежде всего, я помял все фрукты и овощи. Это делается для того, чтобы внутри появился сок. Вставил во фрукты и овощи проволоку и шуруп/гвоздь. Подсоединили к ним приборы учета (амперметр, вольтметр). Вместе с этим проверил, достаточно ли этого тока для того, чтобы светодиод начал светиться. (Приложение Г) Результаты измерения напряжения и силы тока в овощах и фруктах отражены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Напряжение и сила тока в овощах и фруктах.

Вывод: если использовать в качестве зарядного устройства один фрукт или овощ свечения светодиода нет. На одном фрукте или овоще создается малое напряжение.

1. 2. Эксперимент 3. Изготовление цепи

Для увеличения напряжения мы включаем последовательно друг за другом несколько фруктов или овощей. (Приложение Д) Тока от нескольких фруктов должно быть больше, поскольку создаваемое напряжение зависит от их количества. Результаты представлены в таблице 2.2

Таблица 2.2 - Создаваемое напряжение тока от количества фруктов

Вывод: эксперимент успешно выполняется, если в цепи 3 или 4 фрукта или овоща. До завершения работы я оставил светодиод горящим. Сила тока постепенно уменьшалась. Свечение светодиода становилось все менее ярким. (Приложение Е). Чтобы продлить жизнь батарейки нужно дополнительно помять фруктовый или овощной элемент (для появления сока) или сделать новые проколы для электродов. Представленная нами модель служит прямым доказательством того, что фрукты и овощи обладают электрическими свойствами и могут служить простейшим источником электрического тока.

1. 2. Эксперимент 4. Использование фруктово-овощной батарейки в конструкторе «Знаток»

Я попробовал использовать нашу природную батарейку вместо заводской в электронном конструкторе "Знаток". Удалось запустить немногое. Хорошо работал цифровой индикатор и гальванометр. К сожалению, её мощности не хватило на большинство элементов конструктора. (Приложение Г)

Вывод: мощность фруктовой батарейки очень мала, что не позволяет применять её везде.

1. 2. Сравнительный анализ стоимости обыкновенной и фруктовых батареек

Сравним с экономической точки зрения, что выгоднее обыкновенная батарейка или фруктовая и овощная. Примерные цены представлены в таблице 2.3

2.3 - Сравнительный анализ цен фруктов и батарейки

Вывод: из таблицы видно, что чтобы сделать фруктовую и овощную батарейку понадобится больше затратить денег, чем на обыкновенную батарейку. Обыкновенные батарейки служат дольше, чем овощные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поставленная мною цель: проверить существование источника электрического тока в овощах и фруктах была достигнута. В результате проделанной работы я пришёл к выводу, что из фруктов и овощей можно сделать батарейку. Использованный состав батареек не загрязняет окружающую среду, как гальванические элементы, и не требует отдельной утилизации в отведенных местах.

Моя гипотеза о замене дорогих батареек фруктовыми и овощными подтвердилась лишь частично:

1. Фрукты и овощи действительно могут служить источником электрической энергии.

2. Лучшие источники электрического тока - лимон, картофель и яблоко, но экономически вкусная батарейка не выгодна.

3. Фруктовые и овощные батарейки могут заменять карманные батарейки для освещения холодильника, погреба, а также в экстремальных ситуациях.

4. Но самодельные батарейки не могут полностью заменить все необходимые источники электрического тока в полном объеме.

Подводя итоги работы, я убедился в том, что даже привычные нам продукты питания могут выступать в необычной роли.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Моя первая энциклопедия / пер. с англ. В.А.Жукова. Ю.Н. Касаткиной,

Д.С. Щигеля - М, 2010

2. Большая книга "Почему" / пер.с итальянского О.Живаго - М, 2012

3. Перельман Я.П. Научные фокусы и загадки. Издательство ACT МОСКВА, 2009

4. Юному эрудиту обо всём/энциклопедия для детей. Москва «Махаон»,

2005

5. Электронный конструктор "Знаток", Бахметьев А.А. - М. 2005

6. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6-7 кл. - М.:

Просвещение, 1978, с. 198

АНКЕТИРОВАНИЕ

1. Знаете ли вы, что такое батарейка?

2. Знаете ли вы, что такое электричество?

3. Загорится ли лампочка без электричества?

4. Могут ли фрукты и овощи заменить батарейку?

5. Загорится ли лампочка от фруктово-овощной батарейки?

РЕЗУЛЬТАТЫ АНКЕТИРОВАНИЯ

3

1.Знаете ли вы, что такое батарейка?

2. Знаете ли вы, что такое электричество?

.Загорится ли лампочка без электричества?

4.Могут ли фрукты и овощи заменить батарейку?

5.Загорится ли лампочка от фруктово-овощной батарейки?

Вывод: анализирую анкету, можно сказать, что

100% опрошенных знают, что такое батарейка;

100% опрошенных знают, что такое электричество;

100% уверены в том, что лампочка без электричества не загорится;

80% детей считают, что фрукты и овощи не могут заменить батарейку;

90% детей считают, что от фруктово-овощной батарейки лампочка не загорится.

ЭКСПЕРИМЕНТ. ИЗГОТОВЛЕНИЕ БАТАРЕЙКИ

Так как я предположил, что в любом фрукте и овоще есть электричество, то я решил проверить это путём эксперимента.

Итак, для создания батарейки нам понадобится: лимон, яблоко, груша, банан, апельсин, томат, картофель, киви, медная проволока, железный гвоздь и оцинкованный шуруп, провода, амперметр, вольтметр, лампочка (светодиод).

Рисунок 1. Проверка электричества в исследуемых объектах

Большинство фруктов содержит в своем составе слабые растворы кислот. Именно поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент. Роль электролита выполняет сок из фруктов и овощей. Положительным электродом будет служить медная проволока, а

отрицательным - гвозди и шурупы.

Приложив два свободных конца проволок к контактам прибора, увидим, что стрелка отклонилась. Следовательно, в цепи есть ток. Теперь достаточно их вставить в овощ или фрукт - получается «батарейка».

Вывод: во фруктах и овощах есть электричество, которое поможет нам осветить дом во время отключения электричества.

Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах. Прежде всего, я помял все фрукты и овощи. Надавливал пальцами и катал их, чтобы они стали мягкими. Это делается для того, чтобы внутри появился сок. Вставили во фрукты и овощи проволоку и шуруп/гвоздь. Подсоединили к ним приборы учета (амперметр, вольтметр). Вместе с этим проверим, достаточно ли этого

Рисунок 2. Измерение силы тока в исследуемых объектах

Результаты измерения напряжения и силы тока в овощах и фруктах

отражены в таблице 2.1.

Таблица 2.1-Напряжение и сила тока в овощах и фруктах.

Вывод: если использовать в качестве зарядного устройства один фрукт

или овощ - свечения светодиода нет. Думаю, на одном фрукте или овоще создается малое напряжение.

Для увеличения напряжения мы включаем последовательно друг за

другом несколько фруктов или овощей.

Рисунок 3 - 8. Изготовление электрической цепи

Я увидел, что тока от нескольких фруктов или овощей больше, поскольку создаваемое напряжение зависит от их количества. Результаты представлены в таблице 2.2

Вывод: эксперимент успешно выполняется, если в цепи 3 или 4 фрукта или овоща.

ЭКСПЕРИМЕНТ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФРУКТОВО-ОВОЩНОЙ

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ СИЛЫ ТОКА

Для того, чтобы определить время работы фруктовой батарейки, я оставил светодиод горящим. Сила тока постепенно уменьшалась. Свечение

светодиода становилось все менее ярким.

Вывод: чтобы продлить жизнь батарейки, нужно дополнительно помять фруктовый или овощной элемент (для появления сока) или сделать новые проколы для электродов. Представленная нами модель служит прямым доказательством того, что фрукты и овощи обладают электрическими свойствами и могут служить простейшим источником электрического тока.

БАТАРЕЙКИ В КОНСТРУКТОРЕ «ЗНАТОК»

Я попробовал использовать нашу природную батарейку вместо обычной, пальчиковой в электронном конструкторе "Знаток". К сожалению, её мощности не хватило на большинство элементов конструктора. Удалось запустить немногое. Например, светодиодный индикатор

Вывод: мощность фруктовой батарейки очень мала, что не позволяет применять её везде.