исследовательская работа «Использование необычных источников энергии для изготовления самодельной батарейки»

Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся

«ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА»

Направление: физика

Тема: «Использование необычных источников энергии для изготовления самодельной батарейки»

Тимашков Виктор

                            г. Троицк «Лицей №17», Челябинская область                       

4 – а класс
 

                                   Научный руководитель:
                                                                  Климова О. А. учитель начальных классов
 

Оглавление:

Введение.

Актуальность

Моя работа посвящена необычным источникам энергии.

Она появилась благодаря увлечению книгами и желанием мастерить поделки.  Впервые о нетрадиционном использовании фруктов я прочитал в книге Николая Носова. По замыслу писателя, Коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом.

         И тогда я подумал, а вдруг овощи и фрукты тоже хранят какие-нибудь секреты. Мне захотелось узнать как можно больше о необычных свойствах овощей и фруктов. Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов.

Цель: проверить существование источника электрического тока в овощах и фруктах через изготовление самодельной батарейки.

Задачи:

     1. Познакомиться с литературой об электрическом токе;

2.     Сконструировать самодельный источник тока;

3.     Экспериментально проверить наличие электрического тока в овощах и фруктах, для того чтобы загорелся светодиод;

4.     Сделать экономически обоснованный расчет.

Методы:

1. Поиск информации по данной теме (книги, энциклопедии, журналы, информацию из Интернета);

2. Проведение экспериментов;

3. Анализ результатов.

Объект исследования: живой электрический ток.

Предмет исследования: фрукты и овощи.

3                

Гипотеза: предположим, что дорогие батарейки можно заменить самодельными фруктовыми и овощными батарейками.

Практическая значимость работы:

Фруктовые и овощные батарейки можно использовать дома или на даче для подсветки. Полученные мною результаты о живой природе можно продемонстрировать на уроках «окружающего мира», а знания о электрическом токе пригодятся в дальнейшей учебе.

4

Обзор литературы по вопросу.

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?

Батарейки бывают разнообразной 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 другому.

Цинк – отрицательный полюс. А медь –  положительный полюс. Когда в цепи есть светодиод, то электрический ток вызывает его свечение.

Между прочим  изобретенная 200 лет назад самая первая батарейка работала  именно на основе фруктового сока. 

 Алессандро Вольта в 1800 году сделал открытие, собрав нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком.

Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает разность потенциала. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения.

В Интернете я увидел  фотографию, на которой запечатлено  устройство, которое  можно собрать своими руками. Это электронные часы, использующие вместо батарейки фрукты. Фруктовый сок по своему составу представляет собой слабую кислоту, поэтому если вставить во фрукт 2 электрода: один медный другой цинковый, то между электродами потечет слабый ток, достаточный для питания часов. Но я не привык верить на слово, поэтому решил проверить лично – правда это или нет.

5

Собственные исследования.

1. Изготовление батарейки

Итак, для создания своих фруктовых и овощных батарей взял

1.1. Материал:

- картофель, лук, яблоки, лимоны;
- несколько кусочков медной изолированной проволоки длиной 15 - 20 см – для создания положительного полюса;
- оцинкованные гвозди – для создания отрицательного полюса;
- светодиод;
- шило, чтобы сделать небольшие отверстия, куда будут вставляться  гвозди и концы медной проволоки;

- амперметр – для регистрации тока.

1.2. Технология изготовления:

1) Возьмем проволоку, зачистим противоположные концы на расстоянии 2 – 3 см;

 2) Возьмем гвоздь и прикрутим его к одному из концов проволоки;

 3) Возьмем фрукт или овощ, сделаем шилом два прокола на расстоянии 2 см. чтобы легко вошли с одной стороны гвоздь, а с другой проволока.

Приложив два свободных конца проволок к контактам прибора, увидим, что стрелка отклонилась. Следовательно, в цепи есть ток.                                            

6

 1.3. Эксперимент.                                                                                                       1) Проверим, достаточно ли этого тока, для того, чтобы светодиод начал светиться. Результаты работы свели в таблицу.                                                                                  Обнаружение электрического тока в 1 объекте.                                 Таблица 1

     Из таблицы видно -  используя в качестве зарядного устройства один фрукт или овощ, мы не наблюдали свечения светодиода. Думаем, это потому что на одном фрукте или овоще создается малое напряжение. Его недостаточно, для того чтобы загорелся светодиод.

2) Изготовление цепи.                                                                                                       Для увеличения напряжения мы включаем последовательно несколько фруктов или овощей, создаваемое напряжение зависит от их количества.                    Обнаружение электрического тока в цепи.                        

             Таблица 2                                                                                                                                                                                                             

7

              Наш опыт успешно выполняется, если в цепи 3 или 4 фрукта или овоща.                                                                                

              Таким образом, экспериментально было выявлено, что одного фрукта или овоща не достаточно, чтобы светодиод начал светиться. Поэтому увеличивал число фруктов и овощей до 3-4 штук. До завершения работы мы держали 4 дня светодиод горящим. Сила тока уменьшалась. Свечение светодиода становилось не ярким. Чтобы продлить жизнь батарейки нужно дополнительно помять фруктовый или овощной элемент (для появления сока) или сделать новые проколы для электродов.

Мы решили сравнить с экономической точки зрения, что выгоднее обыкновенная батарейка или фруктовая и овощная.

Примерные цены:                          

 Таблица 3

Из таблицы видно, что чтобы сделать фруктовую и овощную батарейку понадобится больше затратить денег, чем на обыкновенную батарейку. Обыкновенные батарейки служат дольше, чем овощные.

8

Выводы и заключения.

Проведенные эксперименты, позволят сделать выводы:

•         Из литературы - биологические объекты имеют свой электрический ток;

•         Из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются лимон, картофель (светодиод горит дольше);

•         Все фруктовые и овощные батареи, состоящие из четырех элементов,  дают свечение светодиода (ток и напряжение достаточны);

•         С течением времени быстрее убывает напряжение и ток у овощных батареек, а медленнее – у фруктовых (цитрусовых);

•         С экономической точки зрения будет выгоднее обыкновенная батарейка.

Заключение

Наша гипотеза о замене дорогих батареек фруктовыми и овощными батарейками подтвердилась частично, фрукты и овощи могут служить источниками тока, но экономически не выгодны.

Данная тема меня заинтересовала, поэтому в дальнейшем планирую выяснить, сколько овощей или фруктов потребуется для работы электронных часов.

9

Список литературы.

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

2.     Журнал «Юный эрудит» (стр. 18 – 21) № 10 / 2009 г.

«Энергия из ничего»

3.     В. Н.Витер «Фруктовая батарейка».Журнал «Химия и химики»(стр.134-137)№8 «2009г».

4.     Карл, Снайдер (1998). «Необычная химия обычных вещей» (3-е издание).(стр.258-271).Нью-Йорк: издательство Джон Уайлс энд Санс.