Необычные источники энергии- "вкусные" батарейки
опыты и эксперименты по математике (2 класс)

Муниципальная  открытая научная конференция школьников

«Наука. Творчество. Молодёжь»

Секция: Физика, математика и техника

Название работы: «Необычные источники энергии - "вкусные" батарейки»

                                  Автор работы: Гайчук Николай

          Место выполнения: с. Ладовская Балка

                                      МКОУ СОШ №2, 2 класс

                  Руководитель: Гридина О. Н.

с. Красногвардейское, 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………….…………….………3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯЧАСТЬ………………………....…….…….………….…….4

1.1История изобретения электрической батарейки…………….........…………4

1.2 Состав батарейки…………...…………………………………..….…….……5

1.3 Успехи ученых в создании фруктовых батареек……..……………….…….5

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ: …………………….....……………………6

2.1Анкетирование…………………...……………………………………………6

2.2 Эксперимент по созданию фруктовой и овощной батареек и определение напряжения таких батареек…………………………….…………….………………………..6

2.3 Практическое применение овощной и фруктовой батареек……………….8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….10

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….…..…………………..10

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

В современном мире невозможно представить себе жизнь без электричества в доме, школе или на рабочем месте. Потребность человечества в энергии с каждым годом увеличивается. Вместе с тем уменьшаются запасы природных ресурсов – нефти, угля и газа, за счет которых мы получаем необходимую нам энергию. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. К тому же их использование ведет к загрязнению окружающей среды и ухудшению здоровья всего человечества. Следовательно, всё острее встаёт вопрос о нахождении такого вида энергии, потребление которого не приведет к неизбежному исчерпанию запасов, а использование таких ресурсов не будет негативно отражаться на состоянии экологии.

Цель: исследование возможности получения источников питания из фруктов и овощей.

Задачи:

Ознакомиться с принципом работы батарейки.

Создать фруктовые и овощные батарейки.

Провести опрос одноклассников о возможности использования фруктов и овощей в качестве батарейки.

Объект исследования: овощи и фрукты.

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

Гипотеза 1: разные фрукты и овощи дают разный по силе ток.

Гипотеза 2:мощность  батарейки зависит только от количества 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, и при этом оберегать окружающую среду от загрязнения, так как обычные батарейки при неправильной утилизации очень долго разлагаются.

Новизна исследования: в данном проекте мною была исследована возможность получения источников питания из фруктов и овощей.

Проблема исследования: Сейчас очень актуален вопрос поиска биологических источников энергии, чтобы не загрязнять планету, а использовать то, что есть в природе.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1.1История изобретения электрической батарейки

Электрические батарейка – это простейшее устройство для получения электричества. До того, как появилась батарея, предшествовал долгий путь научных экспериментов. Изобретателем первой электрической батареи считается ученый Алессандро Вольта. Первая в мире химическая батарея была изобретена в 1800 году. Более 220 лет (Рисунок 1).

Она состояла из медных и цинковых пластин и войлока, проложенного между ними пропитанного кислотой.1896г. – Национальная углеродная компания впервые в США выпустила в продажу сухую батарею Колумбия. Спустя 2 года в 1898 г. основателем компании был изобретен электрический фонарик. В наши дни – это известный на весь мир компания выпускающая батарейки энерджайзер (Energizer).

1.2 Состав батарейки

За многие годы устройство батареек изменялось, но принцип работы остался неизменным [1]

Мне стало интересно, а можно ли получить электричество из яблока и других продуктов, заменив ими кислоту как в опыте Вольта.

1.3 Успехи ученых в создании фруктовых батареек

Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов.

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.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.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ: ФРУКТОВО - ОВОЩНАЯ БАТАРЕЙКА

2.1 Анкетирование

Перед началом эксперимента я предложил своим одноклассникам ответить на вопросы анкеты.

1. Знаете ли вы, что такое батарейка?
2. Знаете ли вы, что такое электричество?
3. Загорится ли светодиодная лампочка без электричества?
4. Могут ли фрукты и овощи заменить батарейку?
5. Загорится ли светодиодная лампочка от фруктово-овощной батарейки?

Результаты анализа анкеты показали следующее:

• 100% опрошенных знают, что такое батарейка;
• 90% опрошенных знают, что такое электричество;

• 80% уверены в том, что светодиодная лампочка без электричества не загорится;
• 27% детей считают, что фрукты и овощи могут заменить батарейку;
• 43% детей считают, что от фруктово-овощной батарейки светодиодная лампочка загорится.

В качестве метода исследования я выбрал эксперимент.

2.2 Эксперимент по созданию фруктовой и овощной батареек и определение напряжения таких батареек.

Я решил провести эксперимент, чтобы выяснить, какие фрукты и овощи могут быть использованы в качестве батарейки. Для создания батарейки нам понадобится цинковая гвоздь или шуруп (пластина), медная проволока (пластина), фрукт или овощ. В нашей самодельной фруктово-овощной батарейке роль электролита выполняет сок из фруктов и овощей. Положительным электродом может служить медная проволока. А отрицательным электродом – цинковые гвозди или шурупы.

Фрукты и овощи возьмём из тех, что нашлись дома:

1. Картофель
2. Лук
3. Лимон
4. Киви
5. Яблоко
6. Груша
7. Апельсин
8. Свекла

Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах. Прежде всего, мы помяли все фрукты и овощи. Надавливали пальцами и катали их, чтобы они стали мягкими. Это делается для того, чтобы внутри появился сок. Для измерения тока использовали специальный прибор – мультиметр (Рисунок №3). С его помощью можно наглядно увидеть, сколько вольт даёт батарейка.

Приступаем к измерению тока во фруктах и овощах.

Составляем рейтинг овощей и фруктов, которые способны нам дать больше всего электрического тока:

Таблица 1 – Результаты измерений. ( Рисунок №4)

Научное обоснование: в этой самодельной батарейке оцинкованная пластина действует как отрицательный электрод, а медная пластина - как положительный. Сок является электролитом, его положительно заряженные ионы водорода взаимодействую с цинком. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась. Представленная нами модель служит прямым доказательством того, что фрукты и овощи обладают электрическими свойствами и могут служить простейшим источником электрического тока. При этом у разных овощей и фруктов разное напряжение.

Итак, гипотеза 1 нашла своё подтверждение: разные фрукты и овощи дают разный по силе ток.

2.3 Практическое применение овощной и фруктовой батареек

Изучив напряжение, которое дают овощи и фрукты, я приступил к изготовлению фруктовой батарейки и проверке второй гипотезы.

Взяли маленькую светодиодную лампочку от сломанной игрушки. Подсоединили её к контактам от яблока. 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 фруктов должно быть больше.

Соединяем последовательно яблоко и лимон. Лампочка снова не горит. Мы не отчаиваемся, подсоединяем третий элемент в нашу электрическую цепь – грушу. Пробуем. Есть результат! Наш зелёный светодиод начинает светиться! Напряжение при этом достигает 2,52 вольта (Рисунок 5).

Главное, нам стало понятно, что чем больше мы включаем в цепь последовательно элементов, тем больше получается напряжение. А чем больше мы включаем элементов параллельно, тем больше сила тока. И значит, что мощность нашей батарейки зависит только от количества овощей и фруктов.

        На просторах Интернета есть легенда, что одному человеку пришло в голову взять 500 фунтов (226,8 кг) картофеля для выработки электричества, которого хватило, чтобы питать аудиосистему. Даже его соседям было слышно музыку!

        Нам же удалось получить самое большее - 5,25 Вольт от 7 разных овощей и фруктов (2-х яблок, 2-х лимонов, груши, киви, картофеля).

Вторая гипотеза также подтвердилась!

Вот я и нашёл ответ на свои вопросы, добился намеченных целей и выполнил все поставленные перед собой задачи! Теперь можно сделать вывод:

Фрукты и овощи действительно могут служить источником электрической энергии и из них возможно изготовить «природную батарейку».

Как это ни парадоксально звучит, но это так, и мои опыты это подтверждают.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы. Проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников тока из фруктов и овощей. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии.

Я научился определять напряжение  внутри «вкусной» батарейки и силу тока, создаваемую ею. Исследования показали, что лучшими источниками электрического тока являются яблоко, груша и киви.

А еще я убедился в том, что физика - наука экспериментальная. Я учился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Мне очень понравилось ставить эксперименты самому, оценивать получившийся результат.

Порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести исследование и ответить на интересующие вопросы.

Кстати, одна пальчиковая батарейка, выброшенная на свалку, загрязняет тяжелыми металлами около 20 квадратных метров земли, около 400 л. воды. Эти вещества попадают в организмы животных, во фрукты, которые мы едим, испаряются в воздух, которым мы дышим.

Я хочу предложить директору школы установить коробочку с надписью «для использованных батареек» и провести акцию «Сдай использованную батарейку - Спаси планету». По мере заполнения сдавать их в специальные места. Этим мы очень поможем в очищении окружающей среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Моя первая энциклопедия / пер. с англ. В.А.Жукова, Ю.Н.Касаткиной, Д.С.Щигеля - М, 2010 г. с.108
2. Большая книга "Почему" / пер.с итальянского О.Живаго - М, 2012
3. Перельман Я.И. Научные фокусы и загадки. Издательство АСТ МОСКВА, 2009
4. Энциклопедии «История открытий» серии «Росмэн»
5. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем № 3/ 2011 г. «Лимонная батарейка»
6. http://www.wikipedia.org
7. http://dev.planetseed.com/ru/node/28491
8. http://lemonlife.ru/kreativ_iz_limonov/batarejka_iz_limona
9. http://gadgetforgeek.com.ua/sdelat-gadget-svoimi-rukami-fruktovye-chasy

Приложение

Рисунок 1 - Первая в мире химическая батарейка.

Рисунок 2 - Устройство батарейки.

Рисунок 3 - Мультиметр.

               
Рисунок 4 (Результаты измерений)

        Рисунок 5 - Фруктовая батарейка (Вид сверху).

Рисунок 5 - Фруктовая батарейка (Вид сбоку).