XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Съедобные элементы питания

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Балакирев Д.Е. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Многопрофильная школа «Приоритет» г. Перми

Бармина М.Ф. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Многопрофильная школа «Приоритет» г. Перми

Работа в формате PDF

86.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

«Сменится множество поколений, и наши машины будут питаться энергией, которую они смогут получать в любой точке вселенной. Ведь энергия повсюду вокруг нас.»

Никола Тесла

Введение

Электричество - неотъемлемая часть жизни современного человека. Светятся уличные фонари, светофоры, окна домов и широкие витрины магазинов. По столбам протянуты провода, которые несут электрическую энергию. Потребление электрической энергии растет все больше и больше. Источники тока стали неотъемлемой частью нашей жизни. А что будет, если их не станет? Сможет ли человек из окружающих объектов получить так необходимую для него энергию? Без электричества потухнут экраны телевизоров, остынут утюги, откажутся работать пылесосы, холодильники, компьютеры и телефоны. Остановится привычная для всех жизнь… Эти вопросы заинтересовали меня и заставили обратиться к сбору информации в различных источниках: книгах, Интернете. Мне стало интересно узнать о способах альтернативного получения электроэнергии из подручных материалов.

В Интернете я прочитал о том, что многие ученые работают над созданием новых источников энергии, экологически чистых. Например, на мякоти бананов и апельсиновом соке. Мне стало интересно, можно ли с помощью овощей и фруктов изготовить источник питания – батарейку.

Гипотеза: из овощей и фруктов можно получить источник питания - батарейку.

Цель работы: получение электрического тока при помощи общедоступных овощей и фруктов.

Задачи работы:

• Собрать и изучить информацию по теме.

• Ознакомиться с принципом работы батарейки.

• Провести эксперимент по созданию батарейки из овощей и фруктов.

• Проанализировать полученные результаты.

• Сделать выводы.

• Поделиться результатами исследования с одноклассниками.

Объект исследования: электрические батарейки.

Предмет исследования: овощи и фрукты как источник тока.

Методы исследования:

- работа с литературными источниками;

- опыты;

- наблюдение;

- сравнение;

- анализ.

Практическая направленность: значимость работы заключается в выводах по результатам эксперимента и создании батарейки из овощей и фруктов. Если бы удалось создать источники питания из экологически чистого материала, такого как овощи и фрукты, мы могли бы использовать их для работы электрических приборов с низким потреблением энергии (например, электронные часы), и при этом оберегать окружающую среду от загрязнения, так как обычные батарейки при неправильной утилизации очень долго разлагаются.

Глава I. Что такое батарейка?

1. 1. История создания батареек.

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. В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. При этом теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное.

Однако опыты Гальвани стали основой исследований уже 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 из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной (аноде) стали 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.

1. 2. Понятие батарейки и принципы ее работы.

Батарейка – это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать.

Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек. Батарейки бывают разнообразной формы или размеров. Некоторые – маленькие как таблетка, или тонкие, как карточка. Некоторые – величиной с холодильник. Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия.

Для начала мы решили разобраться, как устроена обычная батарейка и как в ней создаётся электрический ток. Посмотрев в интернете, мы разобрались, что это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит (жидкий или твердый). Металлические пластины имеют выходы «+» и «-». Таким образом, у любой батарейки есть анод (положительный полюс, обозначается значком «+»), катод (отрицательный полюс, обозначается, соответственно значком «-»), между ними электролит. Стоит подключить к батарейке нагрузку, например, лампочку, как от пластины «+» к пластине «-» потечёт ток., вызывая свечение лампочки.

А теперь, разберёмся, что такое электрический ток. Электрический ток — это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы.

1. 3. Международный опыт по созданию «овощных и фруктовых батареек»

Сейчас ученые стараются использовать натуральные источник энергии. Созданием «овощных и фруктовых батареек» занимались и занимаются в настоящее время ученые из разных стран.

Например, индийские ученые работают над созданием необычных батареек для несложной бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри этих батареек должна быть паста из переработанных бананов и апельсиновых корок. Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить настенные часы, а для ручных часов хватит одной такой батарейки.

Компания Sоnу на научном конгрессе в США представила батарейку, работающую на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8 мл сока, то она сможет проработать в течение одного часа. Применяться новинка может в плеерах, мобильных телефонах.

Группа ученых из Великобритании создала компьютер, источником питания для которого является картошка. За основу был взят старый компьютер с маломощным процессором Iпtе1 386. В него вместо жесткого диска поставили карту памяти на 2 мегабайта. Питается это устройство 12 картофелинами, которые меняются каждые 12 дней.

Глава II. Экспериментальное исследование.

2. 1. Электричество во фруктах и овощах.

А как же сделать батарейку из овощей и фруктов? И какие фрукты и овощи можно использовать для изготовления батарейки?

Прежде всего, мы решили выяснить действительно ли фрукты и овощи могут стать проводником.

Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах. Для этого мы взяли картофель, киви, яблоко, лимон, лук, помидор, маринованный огурец.

Для измерения тока нам понадобился специальный прибор – мультиметр. С его помощью можно наглядно увидеть, сколько вольт даёт батарейка (единица измерения напряжения). Мы знаем, что обычная пальчиковая батарейка даёт 1,5 Вольта. При этом у разных производителей напряжение может быть немного больше или меньше полутора Вольт.

Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах. Мы взяли картофель, медную пластину и оцинкованный саморез и воткнули их в картофель на некотором расстоянии друг от друга. Получился гальванический элемент - батарейка. Присоединив к ним мультиметр, измерили напряжение и силу тока. В этой самодельной съедобной батарейке оцинкованный саморез - отрицательный электрод, а медная пластинка - положительный. Электролитом является сок, содержащийся в картофеле, поскольку он содержит в себе кислоты и минеральные вещества.

Затем я провел опыты с вареным картофелем, киви, лимоном, яблоком, луковицей, помидором и маринованным огурцом.

Результаты измерений силы тока (ампер) и напряжения (вольт) исследуемых овощей и фруктов занесены в таблицу:

В результате проведенного исследования мы убедились, что все указанные овощи и фрукты могут выполнять роль источника тока и «работать» как батарейки. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что в нашем случае самое большое напряжение дало яблоко. При этом необходимо учитывать, что разные сорта яблок могут дать различный результат. Немного меньше киви, маринованный огурец, а у вареного картофеля оказалось самое низкое. Сила тока самая большая у маринованного огурца. Это объясняется тем, что в нем присутствует в большом количестве маринад, содержащий раствор поваренной соли, который сам является очень хорошим проводником. Затем идёт картофель.

2. 2. Батарейка из фруктов и овощей.

Измерив силу тока овощей и фруктов, мы решили собрать съедобную батарейку. Для этого мы взяли медные пластины, оцинкованные саморезы, провода, светодиод, часы.

На примере картофеля рассмотрим как и что следует делать:

1. В картофель необходимо воткнуть медную пластину и оцинкованный саморез, которые необходимо соединить проводом. В одну картофелину оцинкованный саморез, в другую – медную пластину.

2. Берем светодиод с соединенными к нему проводами: черный (отрицательный) провод и красный (положительны) провод. Соединяем черный провод со вторым оцинкованным саморезом, красный провод со второй медной пластиной.

3. Вставляем пластину и саморез, прикрепленные к светодиоду в картофелины: саморез в картофелину, где уже воткнута медная пластина, а медную пластину в картофелину, где уже установлен оцинкованный саморез.

4. Светодиод загорелся.

В результате эксперимента мы получили источник питания - овощную батарейку.

В данном случае картофель выступает как электролит – вода с растворенными кислотами и солью.

Конечно, полученная батарейка не является очень мощным источником питания, ей мы вряд ли сможем зарядить современный телефон. Но что же потребляет мало тока? То, что работает даже от самой маленькой батарейки. Например, это электронные часы.

Мы решили собрать небольшие часы и проверить их работу. Взяли небольшие электронные часы, присоединили к контактам провода аналогично тому, как мы подключали светодиод. Результат - на часах загораются цифры, и наши часики идут. Наши часы показывали время в течение нескольких часов (пока мы не разобрали систему). Наша батарейка даёт хоть и небольшое электричество, зато довольно продолжительное время, возможно даже до тех пор, пока картофель не сгниёт или не высохнет.

Выводы

В процессе работы мы изучили теоретическую сторону вопроса и пришли к следующим выводам:

• батарейка – это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения различных устройств;

• появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов с использованием электролита.

В результате выполнения практической части работы выдвинутая гипотеза подтвердилась. Проведенные эксперименты подтверждают возможность создания источников питания из фруктов и овощей. Нами были проверены сила тока и напряжение различных овощей и фруктов.

Фруктовые/овощные батарейки дают очень слабый ток и небольшое напряжение в цепи. Из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются маринованный огурец и картофель. Нами была собрана простая батарейка из картофеля. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии (например, светодиодов или небольших часов).

Теперь даже если во всем городе вечером отключат свет или я вдруг окажусь ночью в лесу (например, в туристическом походе), я уверен, что не пропаду и смогу собрать небольшую лампочку, если под рукой окажется пара картофелин. В дальнейшем я бы хотел продолжить изучение данной темы. Попробовать получить более мощный съедобный элемент питания, с помощью которого можно было бы, например, зарядить сотовый телефон.

Мне бы также очень хотелось, чтобы ученые изобрели более мощные фруктовые/овощные батарейки, помогающие сохранять окружающую среду. Ведь, как известно, ядовитые вещества из обычных батареек проникают в почву, в подземные воды, попадают в наше с вами море и в наши с вами водохранилища, из которых мы пьем воду, не думая, что вредные химические соединения (из вашей же батарейки, выброшенной неделю назад в мусоропровод) с кипячением не исчезают.

Используемая литература

1. «Галилео»/ Журнал, Наука опытным путем. Статья «Лимонная батарейка»,№ 3/ 2011 г.,с. 9 – 12

2. Карцев В.П. Приключение великих уравнений. Источник: Книга для чтения по физике. Составитель И.Г. Кириллова. М. «Просвещение», 1996

3. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6–7 кл. – М.: Просвещение, 1978, с. 198

4. Лаврова С. Занимательная физика. – Москва: «Воскресный день», 2020. – 127 с.

5. Ликум А./Энциклопедия « Всё обо всём»: Букинист, 1995г. - 170 с.

6. Томилин А.Н. Рассказы об электричестве. – Москва : РГ-Пресс, 2022. – 424 с.

7. Чуянов В.А./Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г. – 352с.

8. http://батарейки.рф/current_sources.php

9. ru.wikipedia.org›Гальванический элемент