Электричество. Получение электрического тока из фруктов и овощей

XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Электричество. Получение электрического тока из фруктов и овощей

Белых А.А. 1
1МБОУ "ГЮЛ №86"
Филиппова О.П. 1
1МБОУ "ГЮЛ №86"
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность.

В настоящее время не обойтись без электричества. Оно окружает нас повсюду. Благодаря электричеству горит свет у нас дома, работает телевизор, заряжается телефон или планшет, работает мамина стиральная машина. Так что же такое электричество? Что это за невидимая сила, которая заставляет работать любые электрические приборы?

Мы привыкли, что электричество приходит к нам в дом по проводам от электростанций. Но откуда оно появляется на электростанции? Кто его изобрел? Каким образом электричество возникает в батарейке? Вредно ли электричество для окружающей среды и человека? И из каких веществ можно получить электричество в домашних условиях? Поэтому я перед собой поставил цель:

Цель исследования: изучить информацию об электричестве и узнать, как его можно получить.

Задачи исследования:

  1. Собрать и изучить информацию об электричестве;

  2. Изучить способы получения электричества;

  3. Изучить принцип работы батарейки;

  4. Научиться опытным путем получать электрический ток из овощей и фруктов.

Объект исследования: овощи, фрукты.

Предмет исследования: электричество.

Этапы работы:

  1. Планирование работы над проектом;

  2. Сбор информации;

  3. Проведение практического опыта;

  4. Обобщение полученных данных и презентация полученных результатов.

Гипотеза: я предполагаю, что из некоторых овощей и фруктов можно получить электричество.

Что такое электричество

Всё вокруг состоит и малюсеньких частиц, которые не видны человеческому глазу, – атомов. Атом состоит из более мелких частиц: в центре – ядро, а вокруг него вращаются электроны. Электроны, которые вращаются вокруг ядра, имеют отрицательный заряд (-), а протоны, которые находятся в ядре, – положительный (+). Бывают такие атомы, у которых может не хватать одного электрона. Они имеют положительный заряд (+) и начинают притягивать электроны (-) из других атомов. В результате движение электронов от одного атома к другому появляется энергия.  Эта энергия и называется электричеством.

Электричество – это поток мельчайших заряженных частиц – электронов.

Рисунок 1 – Схема движения электронов по электрическим проводам

Ученые выяснили, что поток таких частиц можно получить искусственным путем:

  1. От генератора. Этим способом вырабатывается электроэнергия на электростанциях.

  2. В результате химической реакции между двумя металлами в определенной среде. Такой способ применяется в батарейках.

Откуда приходит электроэнергия в наш дом

Давайте попробуем выяснить, откуда электричество приходит в наш дом. Все мы знаем, что электроэнергия поступает в наши дома по проводам с электростанций различного типа, самые распространенные из которых это:

  • Тепловые электростанции (ТЭС);

  • Атомные электростанции (АЭС);

  • Гидроэлектростанции (ГЭС);

  • Ветряная электростанции (ВЭС).

Рисунок 2 – Схема работы ТЭС

Особенность работы ТЭС заключается в том, что для выработки электроэнергии там используются углеводороды (уголь, нефть, газ). Эти углеводороды сжигают для нагрева воды, вода превращается в пар и под высоким давлением подаётся на турбину генератора. Лопасти турбины генератора начинают вращаться и генератор начинает вырабатывать электричество. Далее от генератора по высоковольтным проводам электричество попадает в наш дом.

Рисунок 3 – Ижевская ТЭС №1

Рисунок 4 – Схема работы АЭС

Следующий тип электростанции – это АЭС. Особенность её работы заключается в том, что для нагрева воды там используют энергию радиоактивных элементов. В реакторе электростанции происходит ядерная реакция, в результате которой выделяется огромное количество тепла. Становится так горячо, что вода превращается в пар, который под высоким давлением подается на турбину генератора. Лопасти турбины генератора начинают вращаться и генератор начинает вырабатывать электричество. Далее по высоковольтным проводам электричество попадает в наш дом.

Рисунок 5 – Ростовская АЭС

Рисунок 6 – Схема работы ГЭС

Еще один тип электростанций – это ГЭС. Особенность её работы основана на том, что турбину генератора приводит в движение сильный напор воды, созданный человеком искусственно на реках путем сооружения плотины.

Рисунок 7 – Красноярская ГЭС

И четвертый тип электростанции, который мы рассмотрим – это ВЭС. Она представляет собой несколько ветроэлектрических установок (или ветряков), собранных в одном месте и объединённых в единую сеть. Принцип действия основан на том, что генератор начинает вырабатывать электричество в результате вращения лопастей ветряка, которые приводятся в движение от силы ветра. Поэтому ВЭС строят только там, где постоянно дуют сильные ветра.

Рисунок 8 – Схема работы ВЭС Рисунок 9 – ВЭС в Ростовской области

Как электростанции влияют на окружающую среду

  1. Тепловые электростанции (ТЭС) выделяют вредные вещества в атмосферу, пыль, а также углекислый газ, который является основной причиной изменения климата на нашей планете. От накопления углекислого газа создается парниковый эффект, в результате чего становится теплее, начинают таять ледники и изменяется общий климат на Земле.

  2. Атомные электростанции (АЭС) производят большое количество жидких радиоактивных отходов, которые нужно утилизировать. Утилизацию таких отходов осуществляют путем их захоронения на специальных полигонах. Эти полигоны и территория вокруг них становятся непригодными для жизни. Кроме того, в случае аварии может произойти мощный взрыв с выбросом радиации. В радиусе нескольких сот километров всё погибнет или будет заражено.

  1. Гидроэлектростанции (ГЭС) используют энергию воды для производства электроэнергии. Это может приводить к затоплению и подтоплению земель, а также к изменению климата. Кроме того, плотины, которые строит человек на реках, создают препятствие рыбам и не дают им подниматься вверх по течению.

  1. Ветряные электростанции (ВЭС). Самое главное их преимущество заключается в том, что они не производят выбросов вредных веществ и углекислого газа в атмосферу. Поэтому ВЭС можно считать экологически безопасными.

История изобретения электрической батарейки

Взгляните вокруг. Практически все мелкие электрические устройства, которые окружают нас в повседневной жизни, имеют в своей схеме портативный элемент питания – попросту говоря батарейку. Будь-то мобильный телефон, пульт от телевизора, настенные или настольные часы, калькулятор и другие. Все эти приборы не работают без батарейки или аккумулятора. Если заглянуть в историю, то первый в мире автономный источник энергии был изобретен в 1800 году итальянским ученым – Алессандро Вольта. Он и выявил, что причиной возникновения тока является химическая реакция между двумя различными металлами в определенной среде. Вольта поместил в емкость с соляным раствором две пластинки: цинковую и медную. В последствии Вольта усовершенствовал свою конструкцию, создав знаменитый “Вольтов столб”.

Рисунок 10 – «Вольтов-столб»

Это устройство представляло собой цилиндр, с помещенными внутрь медными и цинковыми пластинами, окруженными электролитом, состоящим из уксуса и рассола. Пластины были уложены поочередно и не прикасались друг к другу. В результате химической реакции начиналось вырабатываться электричество.

Открытие было настолько важным, что позже в честь Вольта была названа единица измерения электродвижущей силы. С тех пор напряжение измеряется в Вольтах.

Таким образом, изобретателем первой электрической батарейки считается ученый Алессандро Вольта в 1800 году (это более 220 лет назад). Сейчас электрическая батарейка выглядит по-другому. Она стала меньше, но принцип её работы остается неизменным – электричество вырабатывается в результате химической реакции между двумя металлами в определенной среде.

Состав батарейки

З а многие годы устройство батареек изменялось, но принцип работы остался неизменным.

Все батарейки имеют 3 части:

  1. Положительный электрод (анод).

  2. Отрицательный электрод (катод).

  3. Химическое вещество (электролит).

Когда цепь замкнута – электроны от отрицательного электрода начинают двигаться к положительному – и таким образом возникает электрический ток. Рисунок 11 – Состав батарейки

Несмотря на свои маленькие размеры, батарейки опасны для окружающей среды, так как в их составе содержатся тяжёлые и токсичные металлы, такие как ртуть, свинец, кадмий, никель, щелочи, цинк и другие. Одна пальчиковая батарейка загрязняет 20 кв. м. земли и 400 л воды. Отравленная почва не позволяет растениям жить, и она становится бесплодной. Вредные вещества из почвы потом попадают в грунтовые воды и реки. В отравленной воде погибают живущие там животные и рыбы.

Для предотвращения вреда батареек для окружающей среды рекомендуется:

  • сдавать батарейки в пункты приёма;

  • переходить с одноразовых батареек на аккумуляторы.

Практическая часть

Теперь попробуем провести эксперименты по получению электроэнергии из овощей и фруктов.

Эксперимент №1

Для эксперимента нам потребуется:

  • Лимон – 6 шт.

  • Медные электроды (медные платины) – 6 шт.

  • Цинковые электроды (оцинкованные гвозди) – 6 шт.

  • Зажимы типа крокодил с проводами – 7 шт. Они потребуются чтобы соединить наши лимоны в одну электрическую цепь.

  • Лампочка. Она позволит зафиксировать наглядно, что мы получили электричество.

  1. Втыкаем медную пластину и оцинкованный гвоздь в лимон с разных сторон. Эту операцию проделываем с каждым лимоном.

  2. Соединяем все лимоны с помощью зажимов в одну электрическую цепь.

  3. Подключаем концы нашей электрической цепи к лампочке.

  4. Результат опыта: лампочка загорелась, следовательно, наша гипотеза подтвердилась – из фруктов можно получить электрический ток. Принцип работы нашего источника электроэнергии такой же, как у батарейки: кислота лимона служит электролитом, а медная пластина и оцинкованный гвоздь служат электродами. Когда они взаимодействуют друг с другом, происходит химическая реакция и образуется электрический ток.

Эксперимент №2

Для эксперимента нам потребуется:

  • Картофель – 6 шт.

  • Медные электроды (медные платины) – 6 шт.

  • Цинковые электроды (оцинкованные гвозди) – 6 шт.

  • Зажимы типа крокодил с проводами – 7 шт. Они потребуются чтобы соединить наши лимоны в одну электрическую цепь.

  • Лампочка. Она позволит зафиксировать наглядно, что мы получили электричество.

Для эксперимента №2 я проделал те же операции, что и с лимоном. В конце эксперимента лампочка тоже загорелась, следовательно, наша гипотеза подтвердилась – из овощей можно получить электрический ток.

Заключение

В соответствии с поставленной целью и задачами мною была изучена теория об электричестве и способах его получения.

Проведя опыты, я выяснил что электричество можно получать не только на электростанции или из батареек, но и из фруктов и овощей.

Моя гипотеза, что из некоторых из фруктов и овощей можно получить электричество, подтверждена.

Кроме того, наш источник энергии является экологически безопасным – он не производит никаких выбросов в атмосферу и не загрязняет окружающую среду.

Литература

1. Дитрих А.К., Юрмин Г.А., Кошурникова Р.В. Почемучка (энциклопедия для школьников). – М., Педагогика-Пресс, 2003. – 384 с.

2. Ленгли Э. Первая энциклопедия / Пер. с англ. А. В. Мясникова. – М.: ЗАО «РОСМЭН – ПРЕСС», 2010 г. – 264 с.

3. Леокум А. Детская энциклопедия «Скажи мне почему?» - М.: Фирма «Джулия», 1992 г. – 335 с.

4. http://www.tutoronline.ru/blog/otkuda-berjotsja-jelektrichestvo Откуда берется электричество?

5. Чижевский А.Е. Я познаю мир. Экология. – М.: АИСТ, 2009 г. – 410 с.

6. https://ru.wikipedia.org/ - электронная энциклопедия.

Приложение 1. Проведение эксперимента

Нажмите для воспроизведения видео проведения эксперимента:

Эксперимент №1

Эксперимент №2

Просмотров работы: 2