«Фруктовые батарейки» ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ Авторы

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ГОРОДА МОСКВЫ ШКОЛА № 806
Проектная работа
«Фруктовые батарейки»
Название секции:
естествознание
Авторы:
Минаев Андрей, Швец Екатерина,
учащиеся 1 «А» класса
Руководитель:
С.Б. Голубкова,
учитель начальных классов
Москва, 2016
Оглавление
Введение ....................................................................................................................... 1
Аннотация .................................................................................................................... 2
Глава 1 ............................................................................................................................3
Исследование ............................................................................................................... 7
Выводы ..........................................................................................................................8
Список использованной литературы: ........................................................................ 9
Аннотация
В ходе проектной работы учащиеся первых классов знакомятся с таким
термином, как «электричество», узнают, откуда оно приходит в наш дом,
вспоминают правила безопасного обращения с электроприборами, а главное,
ребята пробуют найти необычные источники электричества.
ГЛАВА 1
Название темы: «Фруктовые батарейки»
Авторы: Минаев Андрей, Швец Екатерина
Руководитель: Голубкова Светлана Борисовна
Актуальность темы: мы очень часто покупаем элементы питания для игрушек,
часов, фонариков, телефонов. На это тратятся денежные средства. Вероятно, в
будущем можно будет заменить дорогие элементы питания самодельными
фруктовыми и овощными батарейками, тогда будет экономия.
Проблема:
электричество для человека – верный друг и помощник.
Современные электроприборы могут выполнять даже сложную работу вместо
человека. Без электроприборов дом современного человека сейчас невозможно
представить. А если у нас дома отключат электричество, то мы сможем ли мы
некоторое время освещать его при помощи лимонов или иных новых
источников питания?
Предмет исследования: электрический ток и его источники.
Цель исследования: узнать, что такое электричество и как его получают .
Задачи исследования:
1. Изучать историю появления электрического тока в наших современных
домах.
2. Побывать на экскурсии музея «Огни Москвы»
3. Вспомнить правила безопасного обращения с электричеством.
4. Поиск альтернативных источников электроэнергии.
5. Пробовать создать фруктовые и овощные батарейки.
Гипотеза: мы предположили, что есть и другие, альтернативные, способы
получения
электрического тока.
Например, электрический ток можно
обнаружить, собрав электрическую цепь из некоторых овощей или фруктов.
Методы исследования:
1. Обработка
и
интерпретация
информации
на
основе
изученной
литературы и Интернет-ресурсов по теме.
2. Анализ полученных ответов, проведение опытов, анализ результатов
опытов.
3. Сравнение посредством сходств и различий.
4. Обобщение
данных,
полученных
в
ходе
работы
(индуктивное
обобщение).
Новизна работы заключается в том, что в современном мире люди привыкли
источники электрического питания привыкли приобретать в магазинах,
затрачивая средства, мы же предлагаем получать электричество при помощи
сподручных средств, которые есть в нашем холодильнике, например, при
помощи обыкновенного лимона.
Исходные данные: основным источником информации
стали школьные
учебники по окружающему миру, автор Плешаков А.А., были использованы
также
Интернет-ресурсы,
посвященная изучению данной проблемы и
собственные исследования путем составления электрической цепи.
Структура исследовательской работы определилась логикой исследования
и достижения поставленной цели изучения природы электрического тока и
способами его получения.
План выполнения работы:
1. Подбор литературы по теме «Откуда в наш дом приходит электричество», в
том числе Интернет-ресурсы, посвященные изучению данной проблемы.
2. Участие в интерактивной экскурсии, проведенной
сотрудниками музея
«Огни Москвы».
3. Изучение правил безопасного обращения с электричеством.
4. Изготовление фруктовой батарейки
5. Анализ результатов.
6. Подготовка презентации, защита проекта.
Текст работы
Введение
Наша работа посвящена необычным источникам энергии.
В интернете мы
прочитали 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 мы узнали, 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.
Мы задумались
над вопросом, зачем люди тратят время на создание
«фруктовых» батареек, ведь уже создано большое разнообразие
батареек,
аккумуляторов и других элементов питания. Ответ показался 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
дома отключат электричество,
появится возможность некоторое время освещать его при помощи лимонов.
Мы проверили, возможно ли такое или нет.
В данном проекте
была исследована возможность получения источников
питания из фруктов и овощей.
Далее были поставлены следующие задачи:
1. Создать фруктовые и овощные батарейки.
2. Экспериментально определить напряжение таких батареек.
3. Выяснить, от чего зависят электрические свойства таких батареек.
4. Постараться зажечь лампочку с помощью фруктовой батарейки.
Эксперимент по созданию батареек
Для создания фруктовых батареек мне понадобились:
-
Фрукты и овощи
-
Медная проволока
-
Канцелярские скрепки
-
Вольтметр – прибор для измерения силы тока и напряжения
Воткнем в лимон скрепку, а к ней подсоединим проволоку. Еще одну проволоку
просто
воткнем
в
лимон.
Свободные
концы
проводов
соединим
с
мультиметром. Он регистрирует напряжение 0,49 В. Значит лимон может
выполнять роль источника тока.
Затем были проведены
опыты с киви, бананом, картофелем, грушей,
помидором, огурцом, луковицей, яблоком. Эти фрукты и овощи также могут
«работать» как батарейки.
Измерения показали, что самое высокое напряжение дает груша, самое
низкое – киви. Удивительно, что лимонная батарейка слабее других источников
(кроме киви), хотя в сети Internet в основном рассматривается именно лимон
как сырье для источников питания.
От чего же зависят электрические свойства «фруктовых батареек»? Видимо,
чтобы это выяснить, я должен узнать, как они работают.
Как работает батарейка
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
изобретения.
Причиной
возникновения
сформулировал главную идею
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.
Когда цинковый винт контактирует с лимонной кислотой, начинаются две
химические реакции. Одна реакция – окисление: кислота начинает забирать
атомы цинка с поверхности винта. Два электрона уходят с каждого атома цинка,
придавая атому положительный заряд.
Заряженные атомы цинка – ионы цинка, остаются в лимоне: в темной области
около винта через некоторое время.
Другая реакция – восстановление, в ней задействованы положительно
заряженные атомы водорода – ионы водорода в лимонной кислоте около винта.
Ионы принимают электроны, высвобождаемые в ходе окислительной реакции с
образованием водорода, который можно увидеть в виде пузырьков около винта.
Ионы водорода называют окислителями, потому что они отнимают электроны
цинка.
Обе реакции продолжаются до тех пор, пока цинковый винт находится в
лимоне, и на нем остается цинк. Реакция не зависит от присутствия меди или
другого вещества. Важно понять, что электроны испускаемые цинком
принимаются ионами водорода кислоты.
Медная монета – тоже окислитель. В действительности, она даже больший
окислитель, чем ионы водорода в лимонной кислоте. То есть медь может
притягивать многие свободные электроны, испускаемые цинком. Но процесс не
происходит до тех пор, пока между медным и цинковым электродами нет связи.
Когда между электродами устанавливается электрическая связь (провод), то
медь притягивает электроны из винта и возвращает их через цепь.
Движение электронов по цепи – электрический ток. Условно было принято за
направление движение электронов: ток от отрицательного полюса батарейки
или электрического элемента к положительному. Поэтому цинк (источник
элетронов) – отрицательный полюс в лимонной батарейке, а медь –
положительный.
Напряжение лимонной батарейки вызывается разницей между способностью
цинка и меди отдавать электроны. Электрический ток, выдаваемый батарейкой,
среди всего прочего, зависит от количества электронов, спускаемых химической
реакцией.
От чего зависят электрические свойства «фруктовых» батареек?
Итак, выяснив принцип работы батареек, приходим к выводу, что необходимым
условием работы батарейки является присутствие ионов водорода в овощном и
фруктовом соке. Узнали ( www.wikipedia.org ), что мерой активности ионов
водорода в растворе является его кислотность. Значит, на электрические
характеристики созданных мною батареек влияет кислотность овощей и
фруктов.
Результаты показывают: фруктовые батарейки дают слабый ток в цепи
Таким
образом,
непредвиденной
батарейки».
мы
бы
ситуации
порекомендовали
использовать
в
качестве
изученные
нами
батарейки
в
«фруктовые
Практическое использование батареек
Но будет ли гореть лампочка, если питать ее от фруктового источника?
Берём лампочку на 3,5 В и 0,26 А. В качестве источника взял картофель, как
наиболее доступный овощ. Одна картофелина дает напряжение порядка 0,5 В.
От одной лампочка не загорится. Но оказалось, что если соединить несколько
фруктовых
батареек
последовательно,
это
увеличит
напряжение
пропорционально количеству взятых фруктов. Поэтому в нашем случае мне
необходимо как минимум семь картофелин.
Лампочка не загорелась. Не загорелась она и при большем количестве
картошин. Это вполне объяснимо, ведь токи в такой цепи очень слабые и
недостаточны.
Выводы
Данная работа, показалась нам очень интересной. Мы смогли ответить на все
интересовавшие нас 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 лимон, картофель, лук репчатый.
Оказалось, что физика наука экспериментальная. Мы учились проводить
наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Я
научился определять напряжение
внутри «вкусной» батарейки и силу тока
создаваемую ею.
Понравилось ставить эксперименты самим. Оценивать получившийся результат.
Заметили, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически так должно
быть.
А вообще, порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг
тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести
исследование и ответить на интересующие вопросы.
Список литературы
1. Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г
2. Энциклопедии «История открытий» серии «Росмэн»
3. http://www.wikipedia.org
4. http://dev.planetseed.com/ru/node/28491
5. http://chemistry-chemists.com/Video/Fruit-battery.html
6. http://lemonlife.ru/kreativ_iz_limonov/batarejka_iz_limona
7. http://gadgetforgeek.com.ua/sdelat-gadget-svoimi-rukami-fruktovye-chasy
8. http://obozrevatel.com
9. Карл Снайдер. Необычная химия обычных вещей (3-е изд.), 1998