проект. Проект на тему. Электричество в овощах и фруктах
 Скачать 29 Kb.
|
|
Проект на тему: «Электричество в овощах и фруктах» Выполнил: ученик 4 Б класса Медведев Максим Содержание Введение……………………………………………………………………….... 3 Основная часть Глава 1. Понятие батарейки и принцип ее работы………………………….…6 Глава 2. Практическое применение батарейки из овощей и фруктов……..…9 Заключение………………………………………………………………….…..12 Список использованной литературы…………………………………………..14 Приложение 1…………………………………………………………………...15-16 Введение При помощи элекроконструктора я собирал различные электрические цепи. Однажды в конструкторе села батарейка и я очень расстроился. А мой дедушка- он работает электриком, подсказал мне, что электричество можно получить не только из батарейки, но и из фруктов и овощей.Стало интересно. Надо проверить. Вот и тема для исследования. Цель: исследование возможности получения источников питания из фруктов и овощей. Задачи: 1. Узнать, как устроена обычная батарейка. 2.Собрать батарейку из разных овощей и фруктов. 3.Измерить полученный ток. 4.Увидеть работу полученного тока наглядно на каких-либо электрических приборах 5.Добиться получения максимально возможного тока. Гипотеза: Разные фрукты и овощи дают разный по силе ток. Можно ли зажечь лампочку составив цепь из картофеля? Объект исследования: овощи и фрукты . Предмет исследования: электрический ток, полученный из овощей и фруктов. Методы исследования: Изучение литературы, наблюдение, эксперимент, анкетирование, анализ полученных результатов. Практическая значимость: 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. Основная часть Глава 1. Понятие батарейки и принципы ее работы Батарейка – это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. Батарейка. Это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но, к сожалению сегодня мало кого интересует ее история, ее устройство, ее виды. Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью опытов Гальвани был не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. Явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого – Алессандро Вольта. 200 лет назад 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 из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком. Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает напряжение. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами. Таким образом, гальванический элемент (батарейка) — это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой. 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. Наиболее распространенные батарейки по типу электролита: • Солевые батарейки. В них используется уголь и марганец, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах между эксплуатацией элементы питания могут «восстанавливаться». Это немного продлевает срок службы батарейки. • Алкалиновые (щелочные) батарейки. От солевых их отличает состав электролита - здесь используется щелочной электролит. Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения. Солевые и алкалиновые (щелочные) батарейки содержат растворенные тяжелые металлы, в состав может входить от 10 до 20 элементов таблицы Менделеева, многие из этих элементов являются сильно токсичными веществами. • Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем солевых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на солевые. • Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, электролит и анод из различных материалов. Все известные элементы питания различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. В них создается электрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны передаются от одного из них к другому. В батарейках для фонарика эти вещества обычно представлены цинком и углеродом. В автомобильном аккумуляторе это свинец и диоксид свинца. В компьютере или мобильном телефоне используются обычно оксид лития с кобальтом и углерод. У любой батарейки есть положительный полюс (катод), отрицательный полюс (анод) и электролит, который может быть сухим или жидким. Электрический ток бежит от анода (-) к катоду(+), но между ними обязательно должна быть нагрузка (потребитель энергии). Если нагрузки не будет, то есть (+) соединить с (-) напрямую, то произойдет короткое замыкание. Катоды выполняют функцию восстановителя, то есть принимают электроны от анода. Электролит – это среда, в которой перемещаются ионы, образовавшиеся в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образуются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются – батарейка садится. Многие гальванические элементы могут быть использованы только один раз. Они производятся на заводе, разряжаются в процессе использования и затем выбрасываются. Сейчас наиболее популярны перезаряжаемые батарейки, называемые аккумуляторами. В кратком виде весь процесс работы батарейки выгляди так: анод – нагрузка – катод – электролит. Именно на таком принципе и делаются большинство батареек, которыми мы пользуемся. Разница заключается в том, что в различных видах производимых батареек, отличие только в используемых веществах и материалах. Глава 2. Необычные батарейки В интернете я прочитал о том, что 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 стенные часы, а для ручных часов хватит одной такой батарейки. Еще я узнал, что 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. А 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. Я задумался над вопросом, зачем люди тратят время на создание «фруктовых» батареек, ведь уже создано большое разнообразие батареек, аккумуляторов и других элементов питания. Ответ показался мне очевидным. Мы очень часто покупаем элементы питания для игрушек, часов, фонариков, телефонов. На это тратятся денежные средства. Возможно, что можно заменить дорогие гальванические элементы самодельными фруктовыми и овощными батарейками, тогда будет экономия. Если верить интернет-источникам, то когда у меня дома отключат электричество, я смогу некоторое время освещать его при помощи лимонов. Я решил проверить лично, возможно такое или нет. Я стал искать и изучать литературу на данную тему и выяснил следующее. Оказывается, если в любой фрукт или овощ воткнуть два электрода различных металлов, то за счет химических реакций, происходящих между соком и металлами, на электродах появится напряжение. Этот ток будет слишком малым, но если собрать батарейку из нескольких фруктов или овощей, то его будет достаточно, чтобы заработали небольшие электронные часы, или загорелась небольшая лампочка. В экстренной ситуации такая батарейка могла бы пригодиться, чтобы вдали от цивилизации подзарядить мобильный телефон или фонарик. Например, если мы заблудились на природе или застряли на даче. Вот так я и выбрал тему для своего исследования. В данном проекте мною была исследована возможность получения источников питания из фруктов и овощей. Глава 2 Практическое применение батарейки из овощей и фруктов Я провел опрос среди одноклассников, чтобы выяснить, что им известно о возможности получения электричества из овощей и фруктов, и получил следующие результаты (Приложение 1): около ……….учащихся не знают ничего о том, кто изобрел батарейку; более ………..учеников ничего не слышали о возможности получения электрического тока из овощей и фруктов, и уж тем более не имеют представления о том, как это может помочь сохранению окружающей среды. Именно поэтому я думаю, что моя работа должна быть интересна и познавательна для моих одноклассников и не только для них. Меня заинтересовал вопрос о том, как сделать батарейку своими руками. Поискав информацию, я узнал, что можно сделать батарейку из картошки. На одном овоще я решил не останавливаться, а провел исследования еще на яблоке, огурце, банане, луке и мандарине, чесноке, тыкве. Для изготовления батарейки из овощей и фруктов мне понадобилось: овощи, фрукты, цинковые, медные пластины, отрезки медной проволоки, провода с зажимами, электронные часы, мультиметр. На примере картофеля рассмотрим, как и что следует делать. Для измерения тока мне понадобится специальный прибор – мультиметр. С его помощью можно наглядно увидеть, сколько вольт даёт батарейка. Мы знаем, что обычная пальчиковая батарейка даёт 1,5 Вольта. Убедимся в этом. Мы измерили несколько разных батареек, и заодно узнали, что у разных производителей напряжение может быть немного больше или меньше полутора Вольт. Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах. Что меня удивило, так это то, что не только картофель и лимон, но и почти все фрукты и овощи дают электричество! Можно подвести промежуточные итоги. Результат получился не слишком разным. Напряжение оказалось в пределах от 0,33 Вольта у чеснока до 0,43 Вольта у яблока и картофеля. И только хурма не дала нам тока. Возможно, её сок отличается от сока других фруктов, а возможно её структура не проводит ток. Также замечено, что лимон сначала надо помять, чтобы разрушить в нём волокна между электродами. Кроме того, видно, что напряжение не зависит от размера плода. Маленький чеснок даёт не меньше тока, чем более крупные плоды. А половинка огурца даёт столько же тока, сколько и целый огурец. Теперь составим рейтинг овощей и фруктов, которые способны нам дать больше всего электрического тока:
Победителями у нас стали яблоко , картофель, тыква, банан и, каждый из которых может дать нам почти по 0,5 Вольту. Итак, гипотеза 1 нашла своё подтверждение: разные фрукты и овощи дают разный по силе ток. Теперь мы можем попробовать использовать полученное электричество. Произведем простейшие математические расчеты: 1 картофелина дает напряжение в 0,43 Вольта. В лампочке 2,5 Вольта значит, чтобы лампочка загорелась, нам потребуется примерно 7 картофелин. Подсоединили лампочку к контактам от картофелины. Результата нет. Лампочка не загорелась. Значит, напряжение слишком мало. Чтобы увеличить напряжение в нашей батарейке, нужно соединить элементы проводами последовательно, то есть по очереди друг за другом, так чтобы ток пошёл по цепочке от «+» одного фрукта к«-» другого фрукта, и так далее. Тока от нескольких картофелин должно быть больше. Соединяем последовательно 7 картофелин. Пробуем. Результата нет! Гипотеза №2 у меня не нашла подтверждение, видимо у меня мало знаний, для того чтобы добиться результата нужны более глубокие знания в этой области , а их я получу когда буду изучать предмет «Физика» , а это тема другого моего исследования. Мне очень интересно и хочется продолжать! Итак, гипотеза 2 не нашла своё подтверждение: составленная цепь из картофелин не дала нужного напряжения. Что потребляет мало тока? То, что работает даже от самой маленькой батарейки. Например, это электронные часы. Теперь присоединяем к контактам провода от нашей "батарейки". Оказалось, что для работы этих часов достаточно одного любого овоща или фрукта. В яблоко воткнули две пластины медную и цинковую. Результат один - на часах загораются цифры, и наши часики идут! Наши часы показывали время в течение ….. (еще идут) суток. Результат превзошёл ожидания. Часы продолжали идти и показывать правильное время! Наша батарейка даёт хоть и небольшое электричество, зато довольно продолжительное время, возможно даже до тех пор, пока фрукт не сгниёт или не высохнет. Третья гипотеза также подтвердилась! А что же стало с нашими фруктами через сутки после того, как мы их подключили к часам? Фрукты окислились там, где соприкасались с металлами. Особенно сильно это заметно на…... На вид он теперь совсем не вкусный. А яблоко вроде ничего. Решили рискнуть и попробовать, изменился ли его вкус. Обрезали лишнее и продегустировали. Изменений не заметили. Как ни странно, даже током от яблока не ударило. Выводы Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы. Так, проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников питания из фруктов и овощей. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии. Из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются яблоко, картофель, лук репчатый. Я убедился в том, что физика наука экспериментальная. Я учился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы, научился определять напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею. Мне очень понравилось ставить эксперименты самому. Оценивать получившийся результат. Я заметил, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически так должно быть. Например, мне не удалось зажечь лампочку на 3,5 В, поэтому буду пробовать еще, пока не добьюсь результата. А вообще, порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести исследование и ответить А что же стало с нашими фруктами через сутки после того, как мы их подключили к часам? Фрукты окислились там, где соприкасались с металлами. Особенно сильно это заметно на…... На вид он теперь совсем не вкусный. А яблоко вроде ничего. Решили рискнуть и попробовать, изменился ли его вкус. Обрезали лишнее и продегустировали. Изменений не заметили. Как ни странно, даже током от яблока не ударило. Фрукты и овощи действительно могут служить источником электрической энергии и из них, возможно изготовить «природную батарейку». Практическая значимость: 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. Список использованной литературы: Моя первая энциклопедия / пер.с англ. В.А.Жукова, Ю.Н.Касаткиной, Д.С.Щигеля - М, 2010 Большая книга "Почему" / пер.с итальянского О.Живаго -М, 2012 Большая книга экспериментов/ перевод с итальянского Э.И. Мотылевой-М. РОСМЭМ,2016 Электронный конструктор "Знаток", Бахметьев А.А. - М, 2005 http://digit.ru/technology/20100707/252798803.html http://www.mobime.ru/news/2006/04/18/potatoes_battery.html http://nepropadu.ru/blog/Masterskaia/4748.html http://ru.wikipedia.org/wiki/Батарейка http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ток |