"Фрукты и овощи батарейки будущего"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2»

Название работы: «Фрукты и овощи – батарейки будущего»

                                                                    Автор работы: Барило Руслан  Максимович

              Место выполнения работы: ст.Григорополисская

                                                             МОУ СОШ  №2, 4 класс

                                                             Научный руководитель: Кострова Екатерина Владимировна,  педагог дополнительного

образования МОУ СОШ № 2

ст.Григорополисская  2017

Оглавление

Введение……………………………….…………………………………..………3

1.Основная часть……………………………………………….………………….5

1.1 Теоретическая часть…………………...………………….……………….….5

1.2 Практическая часть………………………....….…………………….……….6

Заключение………………….....……………………………………………..……9

Библиографический список……………………………………………………..10

Приложение

Введение

В современном мире гаджетов и электроники невозможно обойтись без источников тока. Они используются в мобильных телефонах и ноутбуках, в космических кораблях и ракетах, а также в часах и детских игрушках. Каждый день мы сталкиваемся с батарейками и аккумуляторами.

С давних времен ученые всего мира исследовали альтернативные источники энергии. Например, в 1800 году Алессандро Вольта сделал открытие, собрав устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной соком лимона. Это был элемент Вольта – самая первая батарейка, которая работала на основе фруктового сока.

Индийские ученые в настоящее время работают над созданием необычных батареек для мелкой бытовой техники. Внутри таких необычных батареек паста из переработанных бананов или апельсиновых корок. Четыре «необычные» батарейки могут запустить настенные часы или карманный калькулятор.

Моя работа называется «Фрукты и овощи – батарейки будущего».

Впервые о нетрадиционном использовании фруктов я узнал, когда получил в подарок обучающий набор «Электростанция». Мне стало интересно, какие секреты хранят в себе фрукты и овощи, и как из них сделать батарейку, которая будет давать электрический ток. С этим вопросом я обратился к своему руководителю кружка «Я – исследователь». Мы стали искать и изучать литературу по данному вопросу. Оказалось, фрукты и овощи относятся к химическим источникам тока. Используя сок, содержащийся в любом фрукте или овоще, как электролит, можно заставить работать небольшие электронные часы или зажечь лампочку.

Тема моей работы в настоящее время актуальна, так как человечество уже не может существовать без электрической энергии, в связи с этим перед нами стоит вопрос поиска биологических источников энергии, которые будут более безопасными и менее затратными.

Цель исследования – исследовать электрические свойства фруктов и овощей

Объект исследования – фруктовые и овощные батарейки

Предмет исследования – электрический ток, полученный из овощей и фруктов.

Задачи исследования:

- ознакомиться с принципом работы батарейки;

- провести опрос среди одноклассников о возможности использования фруктов и овощей в качестве батарейки;

- провести  эксперимент по созданию фруктовых и овощных батареек;

- сделать выводы по результатам исследований

Методы исследования:

- изучение литературы и интернет-ресурсов по теме исследования;

- анкетирование;

- проведение исследований и экспериментов;

- анализ, сравнение и обобщение полученной информации

Гипотеза – из фруктов и овощей можно сделать источник тока - батарейку

1. Основная часть

1. Теоретическая часть

Существуют разные виды источников электроэнергии. Главный источник – это электростанции. Для хранения электрического тока применяются батарейки, батареи элементов и аккумуляторы.

Батарейка – это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса.

Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. Гальвани исследовал реакции животных на разные внешние воздействия. Возникновение и протекание тока он обнаружил, когда присоединил полоски двух металлов к мышце лягушачьей лапки.

Данные опыты стали основой для опытов Алессандро Вольта, который и создал первую фруктовую батарейку, объяснив возникновение тока протеканием химических реакций, в которых принимают участие пластинки металлов. Именем Вольта назвали единицу измерения напряжения, а батарейки, которые мы используем в настоящее время, в честь Луиджи Гальвани называют гальваническими элементами.

Можно сделать вывод, что гальванический элемент (батарейка) – это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой.

Батареями называются два или более гальванических элементов, соединённых вместе. Когда в батарейке реакция заканчивается, напряжение падает и элемент подлежит замене.

Аккумуляторы – это перезаряжаемые элементы, которые можно восстановить, пропустив через них ток. После этого они снова готовы к работе.

Современная батарейка – это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключена к выводу «+», другая – к выводу «−». Стоит подключить к батарейке нагрузку, например, лампочку, как от пластины «+» к пластине «−» потечёт ток. Начинается химическая реакция в электролите, которая начинает перекидывать электроны с «−» отрицательной пластины на «+» положительную.

Электрический ток будет двигаться по проводам только, если они соединены в замкнутое кольцо – электрическую цепь. Рассмотрим фонарик: провода, соединяющие батарейку, лампочку и выключатель, образуют замкнутую цепь. Пока по цепи идет ток, лампочка горит. Если, например, отсоединить провод от батарейки, цепь разомкнется и лампочка погаснет.

Материалы, которые пропускают электрический ток, называются проводниками. Провода под током представляют опасность для человека, так как тело человека тоже проводник. Изолятором для тока является пластмасса, поэтому провода покрывают пластмассовой оплеткой.

2.  Практическая часть

Перед началом эксперимента я предложил своим одноклассникам ответить на вопросы анкеты (Приложение 1).

Результаты анализа анкеты показали следующее:

- 100% детей знают, что такое батарейка;

- 95% детей знают, что такое электричество;

- 75% детей уверены, что лампочка без электричества не загорится;

- 85% детей считают, что фрукты и овощи не могут заменить батарейку;

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

Именно поэтому я думаю, что моя работа будет интересна и познавательна для моих одноклассников.

Фрукты содержат в себе слабые растворы кислот. Если взять лимон или картофель и воткнуть в него медную пластинку, а на расстоянии от неё оцинкованную пластину, то получится гальванический элемент.

Я решил выяснить, какие фрукты и овощи могут быть использованы в качестве батарейки. Для создания гальванического элемента нам понадобятся медная и цинковая пластинки, фрукты и овощи.

В самодельном гальваническом элементе цинковая пластинка действует, как отрицательный электрод, а медная пластина – как положительный. Электролитом (проводящая ток жидкость) является сок фруктов и овощей.

Мною были сделаны гальванические элементы из различных фруктов и овощей: яблоко, лимон, апельсин, лук, киви и картофель. В каждом элементе был сделан замер напряжения с помощью вольтметра и силы тока с помощью миллиамперметра (Приложение 2). В результате измерений оказалось, что самое высокое напряжение дает киви, яблоко, лимон, картофель. Самое низкое напряжение дает лук. Сила тока во всех овощах и фруктах равна приблизительно 0,5∙10‾³ А  (Приложение 3). На диаграмме со сравнительными характеристиками показателей электрического тока видно, что самое высокое напряжение у картофеля – 0,85 В (Приложение 4).

Я решил создать овощную батарейку и зажечь с ее помощью электростанцию со светодиодом и электронные часы из обучающего набора, а также обычный карманный калькулятор.

Для данного эксперимента нам понадобились следующие материалы и приборы:

- картофель;

- медные и цинковые пластины;

- провода с зажимами на концах;

- электростанция (светодиод);

- электронные часы;

- карманный калькулятор

Перед экспериментом я зачистил медную и цинковую пластинки с помощью наждачной бумаги.

Для начала я попробовал подсоединить электростанцию к одному картофелю. Светодиод не загорелся так же, как и часы, напряжение оказалось слишком маленьким. Чтобы увеличить напряжение в нашей батарейке необходимо соединить элементы последовательно. Для этого нужно создать необходимое количество однозарядных батареек, затем с помощью проводов с зажимами соединить цинковый электрод одной батарейки с медным электродом другой. Таким образом, у нас получится многозарядная батарейка.

Картофельный сок в такой батарейке выступает в качестве электролита, медная пластина – это положительный электрод,  а цинковая пластина – отрицательный электрод.

Я соединил последовательно 2 картофелины, измерил напряжение, затем подсоединил к электростанции. Светодиод загорелся, но очень слабо. Я попробовал подключить часы, они заработали. Я попробовал повторить измерения и эксперимент с тремя, пятью и семью картофелинами. Я сделал вывод, что, чем больше овощей и фруктов в цепи, тем выше напряжение и ярче горит светодиод (Приложение 5).

Я решил попробовать подсоединить к своей батарейке обычный карманный калькулятор, который работает от батарейки 1,5 В. Я взял 5 картофелин, которые дают напряжение 1,8 В, и подключил к проводам калькулятора. Экран загорелся (Приложение 6).

Данные всех измерений и наблюдений я занес в таблицу (Приложение 7).

Таким образом, моя гипотеза подтвердилась. Фрукты и овощи обладают электрическими свойствами и могут служить источником электрического тока.

Заключение

Современную жизнь нельзя представить без электричества. Оно светит, греет, дает нам возможность общаться на расстоянии. Электрический ток заставляет работать самые различные приборы.

В ходе работы я научился наблюдать, выдвигать гипотезы, проводить эксперименты, делать выводы.

Проведенные мною эксперименты позволяют сделать выводы:

- фрукты и овощи обладают электрическими свойствами;

- используя фрукты и овощи, можно создать батарейку, но не каждый фрукт или овощ для этого подходит, самыми лучшими источниками тока являются лимон, яблоко, картофель;

- чем больше фруктов или овощей соединить в последовательной цепи, тем ярче горит светодиод;

- полученную «вкусную» батарейку можно использовать для приборов с низким потреблением энергии

Природные источники тока играют важнейшую роль в жизни человека. Я думаю, что они будут развиваться и в дальнейшем, а также будут расширяться области их практического применения.

Библиографический список

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

2. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. (стр. 9 – 12)  № 3/ 2011г. «Лимонная батарейка»

3. Моя первая энциклопедия / пер.с англ. В.А.Жукова, Ю.Н.Касаткиной, Д.С.Щигеля - М, 2010

4.http://digit.ru/technology/20100707/252798803.html 

5.http://ru.wikipedia.org/wiki/Батарейка 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Анкета «А знаете ли Вы?»

ПPИЛОЖЕНИЕ 2

ПPИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты измерения напряжения и силы тока в овощах и фруктах.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Сравнительные характеристики показателей электрического тока

фруктов и овощей.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

ПРИЛОЖЕНИЕ 7