XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Съедобные батарейки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Середа В.В. 1

---

1МОУ "Кичигинская СОШ"

Извекова С.В. 1

---

1МОУ "Кичигинская СОШ"

Работа в формате PDF

364.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Данная тема проекта очень актуальна в наше время тем, что почти везде нужен электрический ток. Многие приборы работают на электрическом токе, он нужен буквально везде: электрическая плита, электрический чайник, зарядное устройство, электрический обогреватель, утюг, микроволновка, кофеварка. И это ещё не всё, ведь время не стоит на месте, почти всё сейчас заменяется электричеством, им сейчас можно заменить бензин для автомобиля, газовую плиту на электрическую и даже водителя, используя технологии искусственного интеллекта. Никто не знает, вдруг в будущем электрического тока будет не хватать? Беспокоясь об этом, люди стали проводить опыты, проверяя, можно ли добыть электрический ток из продуктов, а именно из фруктов и овощей. Сейчас, проводя такой опыт, в большинстве случаев, можно получить только небольшой результат, но возможно в будущем люди придумают, как ток, получаемый из овощей и фруктов, можно увеличить и использовать его в целях развития технологий.

Цель: Получение электрического тока из фруктов и овощей.

Задачи:

1) Найти информацию по данной теме, изучая литературу и источники.

2) Узнать, что такое батарейка и как она работает.

3) Создать в домашних условиях овощную или фруктовую батарейку.

Методы: сбор и обработка информации,

анализ,

наблюдение,

практические опыты.

Объект: фрукты и овощи.

Предмет: фрукты и овощи – как источник электричества.

Продукт: съедобная батарейка (овощная или фруктовая батарейка).

Гипотеза: из овощей и фруктов можно получить электрический ток, т.е. использовать их как источник электричества.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. 1. Понятие «электрический ток»

Изучая понятие электрического тока по учебникам и словарям, я нашла такие определения. В школьном учебнике физики определение электрического тока дается следующим образом: электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. [3]

В словаре электротехнических терминов и названий написано: Электрический ток (проводимости)  — явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда, переносимого свободными носителями заряда сквозь рассматриваемую поверхность. [5]

Единый толковый словарь дает следующее определение: Электрический Ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. [4]

Электри́ческий ток или электрото́к — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда. Последующее электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а посредством электромагнитного поля.

Таким образом, во всех определениях понятие тока сводится к направленному движению заряженных частиц, взаимодействие которых осуществляется посредством электрического поля.

Электрический ток даёт нам и свет (электрические лампы), и тепло (электронагревательные приборы). В своей жизни мы используем самые разные электротехнические устройства, которые делают ее комфортнее (телевизор, радиоприёмник, телефон, стиральная машина, пылесос и так далее).

1. 2. Батарейки как источники тока

В толковом словаре Ушакова дается следующее определение понятия «батарейка»:

БАТАРЕЙКА — БАТАРЕЙКА, батарейки, жен. уменьш. к батарея. || Маленькая электрическая батарея для карманного фонаря. [7]

В толковом словаре Кузнецова: батарейка — БАТАРЕЙКА -и; мн. род. -реек, дат. -рейкам; ж. Источник электропитания. Б. для карманного фонаря. Приёмник на батарейках. [6]
Батарея — группа соединённых параллельно или последовательно электрических двухполюсников. Обычно под этим термином подразумевается соединение электрических источников.

1.3. История создания батареек

Если верить археологам, то первые батарейки появились более 2000 лет назад. Во время раскопок в Ираке нашли глиняную вазу, залитую битумом, в который были вделаны медный и железный стержень. Действительно ли это использовалось в качестве источника энергии (электричества), трудно сказать — это лишь предположения.

Об электричестве знали еще древние греки. Если взять янтарь и натереть шерстяной тканью, то создается заряд статического электричества.

«Батарейка — это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать. Как работает такая батарейка?» [1]

Батарейки бывают разной формы и размеров. Некоторые - маленькие, как таблетка. Некоторые - величиной с холодильник. Но 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 к другому.

Цинк - отрицательный полюс. Медь - положительный полюс. Когда в цепи есть светодиод, то электрический ток вызывает его свечение.[1]

История создания простой батарейки уходит своими корнями в 18 век, когда биолог Л. Гальвани случайно обнаружил, как возникает электрический ток. Это произошло при соединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. На самом деле цель работы Гальвани - не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия.

Опыты Гальвани стали основой для другого итальянского ученого - А. Вольта. Он сформулировал главную идею изобретения. «Причина возникновения электрического тока - химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории А.Вольта создал нехитрое устройство из двух пластин металла - цинка, меди и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком [2].

Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые теперь в честь Л. Гальвани называют гальваническими элементами.

Батарейки бывают:

Солевые. Соль (хлорид) аммония - Цинк

Щелочные. Гидроксид калия - Цинк

Литиевые. Перхлорат лития - Оксид меди, йода, диоксид серы

Серебряные. Гидроксид калия или натрия - Цинк

У батарей разного формата – своя сфера применения. Для большинства видов мелкой бытовой техники и электроники используются цилиндрические пальчиковые и мизинчиковые элементы питания.

Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.

Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.

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

И тогда я решила проверить, а действительно ли овощи и фрукты могут быть источниками тока.

Конечно же, необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с электрическим током, с батарейками. Основные неблагоприятные последствия, которые могут наступить вследствие поражения электрическим током: Протекание электрического тока через органы человека может вызвать остановку сердца, дыхания; разрывы мышц, поражение мозга, ожоги.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Анкетирование школьников

С целью выяснения информированности учащихся о батарейках и их использовании и утилизации, мы разработали анкету для учащихся «Батарейки в нашей жизни» и провели ее в школе с 7 по 11 класс (Приложение 1).

1. Проводите ли вы физические опыты в домашних условиях?

2. Отправляете ли вы батарейки в переработку?

3. Как вы думаете, есть ли электрический ток в овощах и фруктах?

При обработке результатов анкеты, мы увидели, что половина опрошенных учеников нашей школы – 50% интересуются опытами и проводят их в домашних условиях.

На второй вопрос «Отправляете ли вы батарейки в переработку?»: ответили «да» 56%, 44% ответили «нет». На третий вопрос «Как вы думаете, есть ли электрический ток в овощах и фруктах?»: 40% - да, 60% - нет.

Результаты анкетирования представлены на диаграмме (Приложение 1).

Проанализировав полученные результаты анкеты, считаем, что вопросы использования и утилизации батареек интересуют многих детей.

В нашей школе регулярно проводится акция «Батарейки, сдавайтесь!». Учащиеся с 1 по 11 класс активно принимают в ней участие (Приложение 2 ).

2.2. Эксперимент по созданию батареек

Современные гальванические элементы мало напоминают устройство, созданное А. Вольта, но принцип их работы неизменен. Батарейки производят и сохраняют электричество. Внутри элемента есть 3 главные части: отрицательный электрод (-), положительный электрод (+) и находящийся между ними электролит, представляющий собой смесь химических веществ.

Для проведения данного опыта нам понадобились: медная проволока, провода, амперметр, вольтметр, проводник. Скрепка действует как отрицательный электрод, а медная проволока - как положительный. Электролитом (жидкость, проводящая ток) является сок фруктов и овощей.

В качестве «батарей» мы выбрали картофель, киви, яблоко и лимон.

Как мы проводили опыт? По очереди мы брали продукты, втыкали проволоку, её прикрепляли к приборам и маленькой лампочке, чтобы увидеть, загорится она или нет. Свободные концы проводов соединила с амперметром, вольтметром. Он регистрирует напряжение в 0,50 В. Значит, лимон может исполнять роль источника тока.

Затем я провела опыты с киви, яблоком и с картофелем.

Анализ исследования показал, что самое высокое напряжение дает яблоко, лимон, киви.

Если соединить последовательно в цепочку разные фрукты и овощи, то напряжение возрастает - это связано с кислотностью элемента. Т.е., чем кислее фрукт или овощ, тем больше в нем сила тока.

Практическое применение батарейки:

Но будет ли гореть лампочка, если запитать ее от фруктового источника? Я взяла лампочку на 1,6 В, а также светодиод. В качестве источника энергии взяла яблоко (Приложение 3).

Одно яблоко дает напряжение порядка 0,52 В. От одного яблока лампочка не загорелась. Соединяя последовательно яблоки, друг с другом в цепочку мы видим, что это увеличивает напряжение. Но лампочка не загорелась.

Попробовали создать смешанную цепочку из овощей и фруктов(Приложение 4).

Напряжение возрастает, но светодиод не горит.

Результаты таких цепочек я занесла в таблицу.

Проводя эксперименты с разным количеством фруктов и овощей, я пыталась добиться, чтобы светодиод загорелся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работая над проектом, мы получили положительную результативность, доказав гипотезу. На самом деле, используя овощи и фрукты можно создать источники электричества. Применение приборов, позволяющих измерить характеристики тока, доказывают его наличие во фруктах и овощах.

Мы нашли ответы на интересовавшие нас вопросы: изучили разнообразие видов батареек, познакомились с различными способами обнаружения тока в овощах и фруктах, выяснили области применения батареек. На практике убедились в существовании электрического тока в овощах и фруктах.

Проведя анкетирование и обработав его результаты, мы увидели, что школьники интересуются опытами и проводят их в домашних условиях.

Работа, которой я занималась, показалась мне интересной.

Проведенные мною эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников энергии из фруктов и овощей лишь частично, т.к. лампочка у меня не загорелась. Но наличие электрического тока в овощах и фруктах я доказала.

В дальнейшем хочу попробовать усовершенствовать свой результат: добиться свечения лампочки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ванклив Д. Физика в занимательных опытах, заданиях и моделях.- Изд-во: АСТ, 2010.-324с.

2. Горелов Л.А. Занимательные опыты по физике.-1985: Просвещение, 176с.

3. Перышкин А.В., Физика.8 класс/ учебник/ А.В.Перышкин.-6-е изд., стереотип.-М.: Дрофа, 2018.-238, [2] с.: ил.

4. Единый толковый словарь. https://онлайн-словарь.рф/elektricheskij-tok.html

5. Словарь электротехнических терминов. https://svetprofled.ru/skachat/slovar-ehlektrotekhnicheskih-nazvanij/

6. Толковый словарь Кузнецоваhttps://gufo.me/dict/ozhegov/%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B0

7. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … https://dic.academic.ru/dic.nsf/ushakov/743982

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.