Проект "Съедобные батарейки"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Новомосковская средняя общеобразовательная школа»

Индивидуальный проект

Тип проекта: исследовательский

Тема проекта:

«Съедобные батарейки»

Автор проекта: Тимофей В. обучающийся 7 класса

МОУ «Новомосковская СОШ»

Наставник проекта: Войтович Елена Владимировна

учитель математики, информатики и физики

с. Новомосковское, 2024

Содержание

Введение
1. Теоретическая часть
1.1. Что такое батарейка. История создания батарейки.

1.2. Устройство батарейки. Принцип работы батарейки.
2. Практическая часть
2.1. Создание батарейки
2.2. Результаты экспериментов и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение

Моя работа посвящена необычным источникам энергии. Впервые о нетрадиционном использовании фруктов я узнал из мультфильма, снятого по книге Н. Носова «Приключения Незнайки и его друзей». По замыслу писателя, коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. (Ссылка на мультфильм) https://ok.ru/video/1664581307016 И тогда я подумал, а вдруг фрукты и овощи хранят еще какие-нибудь секреты. Мне захотелось узнать, как можно больше о необычных свойствах овощей и фруктов.

Из интернет источников я выяснил, что недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать варёный картофель. А ученые Индии работают над созданием батареек из фруктов и отходов от них. Такие батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок. Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить настенные часы, а для наручных часов хватит одной такой батарейки.

Компания «Sony» на научном конгрессе в США представила батарейку, работающую на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8 мл сока, то она проработает в течение одного часа. Применяться данная новинка может в плеерах, мобильных телефонах, калькуляторах.

И тут я задумался над вопросом: «А зачем людям новые, необычные источники энергии?» Ведь в нашем мире уже создано много разных элементов питания (аккумуляторы, батарейки, зарядные устройства и т.д.).

Мы часто покупаем батарейки для игрушек, часов, пультов, фотоаппаратов, телефонов, фонариков, радио и т.д. На это тратятся денежные средства. И утилизация таких элементов проблематична. Но ведь можно заменить дорогие гальванические элементы самодельными овощными и фруктовыми батарейками.

Я решил проверить лично, возможно такое или нет.

Цель проекта: Получение электрического тока из фруктов и овощей. Гипотеза: из фруктов и овощей можно сделать батарейку.

Объект исследования: фрукты и овощи - источники электрического тока.

Задачи проекта:

1) Изучить литературу по теме с помощью разных источников информации.

2) Узнать, что такое батарейка, как она работает.

3) Создать в домашних условиях фруктовую и овощную батарейку.

4) Постараться зажечь лампочку с помощью «съедобных» батареек.

5) Сделать выводы.

Методы исследования: сбор и обработка информации, анализ, наблюдение, практическая работа.

1. Теоретическая часть

1.1 Что такое батарейка. История создания батарейки.

Об электричестве знали еще древние греки. Если взять янтарь и натереть шерстяной тканью, то создается заряд статического электричества.

Батарейка — это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать.

Батарейки бывают разной формы и размеров. Некоторые - маленькие, как таблетка. Некоторые - величиной с холодильник.

Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. В частности, 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. 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. Оно состояло из цинковой и медной пластин, погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной пластине (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Несколько позже ученый собрал целую батарею из последовательно соединенных элементов, благодаря чему удалось существенно увеличить выходное напряжение. И благодаря открытиям А.Вольта, единицу измерения напряжения назвали в честь его имени.

А батарейки - в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.

1.2. Устройство батарейки. Принцип работы батарейки.

Батарейка имеет металлический корпус, который работает как положительный полюс. Снизу корпус изначально открыт. По краям батарейки находится марганец, который представляет собой положительный электрод, также называемый катодом. Отрицательный электрод, анод, сделанный из цинка, отделен от катода сепаратором (мембраной), например, из бумагоподобного или пластикового материала.

Рис.1 устройство батарейки Рис. 2 батарейка в разрезе

Обе области, катод и анод, пропитаны раствором едкого калия. Он образует электролит, который улучшает проводимость материалов.

В цинковой массе в центре батарейки находится металлический стержень, который создает контакт с металлической пластиной внизу. В итоге металлическая пластина образует отрицательный полюс и закрывает батарейку снизу. Она отделена изолирующим материалом от положительного полюса и катода.

Все батарейки работают по одному принципу. Когда батарейку вставляют в устройство, создается электрическая цепь. Когда в цепь, например, подключают лампочку, электроны проходят от отрицательного полюса через нить накаливания к положительному полюсу.

Цинк — это металл, который химики называют неблагородным. Он имеет тенденцию выделять электроны.

Марганец, с другой стороны, — благородный металл, он принимает электроны.

Теперь, когда обе области, катод и анод, соединены друг с другом, цинк, пропитанный раствором едкого калия, отдает электроны марганцу через проводник. Электроны в цинковой массе образуются в результате реакции цинка с раствором едкого калия, результатом которой будут гидроксид цинка и два электрона. После этого гидроксид цинка продолжает окисляться до оксида цинка и воды.

Батарея разрядится, когда весь цинк с раствором едкого калия окислится до оксида цинка и воды, и отдаст все свободные электроны.

2. Практическая часть

2.1. Создание батарейки

Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов. Ведь в любом фрукте и овоще есть электричество, поскольку они заряжают нас - людей энергией при их употреблении, и содержат в своем составе слабые растворы кислот. Поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент. Для создания этого элемента я подготовил монеты и шурупы, которые вставляются в овощ или фрукт и получается батарейка.

И я решил проверить это на опыте. Для «съедобной» батарейки я взял:

• лимоны, яблоко, помидор, огурец, луковицу, картофелину сырую и вареную;

• несколько монет– это будет положительный полюс;

• несколько шурупов – для создания отрицательного полюса;

• электролит (жидкость, проводящая ток) – сок фруктов и овощей;

• провода;

• медная проволока (тонкая и толстая);

• миллиамперметр, вольтметр – приборы для измерения силы тока и напряжения;

• лампочка (светодиод)

Я приготовил несколько монет разного достоинства - пятидесятикопеечные, десятирублёвые и несколько шурупов.

Рис. 3 оборудование

Монеты я зачистил наждачной бумагой для хорошего контакта. Затем вставил монеты и шурупы в каждый фрукт и овощ, которые я взял для эксперимента. Для этого я сделал небольшое отверстие для шурупа, вставил его и на расстоянии 3-4 сантиметров сделал надрез ножом для вставки монеты. Свой первый эксперимент я провел с зелёным яблоком.

Рис. 4 эксперимент с яблоком

Поместив монету и шуруп в яблоко, приступил к сборке электрической цепи. Один конец желтого провода вставил в клемму «-» на вольтметре, а другой конец этого провода подвёл к шурупу. Далее, красный провод зафиксировал на клемме «+» на вольтметре и другой конец этого провода закрепил с пятидесятикопеечной монетой в яблоке. Замкнув электрическую цепь, стрелка на приборе показала напряжение, равное 0,2 вольт. Затем, то же самое я проделал с десятирублёвой монетой и на этот раз напряжение стало равным 0,4 вольт. Таким способом я впервые создал свою батарейку в домашних условиях, которая состояла из яблока.

2.2. Результаты экспериментов и выводы

Так я провёл все эксперименты с подготовленными фруктами и овощами в отдельности. Свечение лампочки отсутствовало.

Рис. 5 показания на мАмперметре Рис.6 показания на вольтметре

Все результаты я внёс в таблицы.

Рис. 7 таблица

Анализ исследования показал, что из фруктов самое высокое напряжение и сила тока у лимона, а из овощей - в варёном картофеле. И чем больше поверхность контакта монеты, тем выше показатели приборов.

Затем я провёл опыт, соединив последовательно лимон и помидор. Далее, я собрал цепь последовательно из лимона, помидора, яблока, лука и огурца. Показания на приборах присутствовали, но свечения лампочки не было.

Рис. 8 несколько фруктов и овощей Рис. 9 помощь папы

На основании самых высоких показаний в эксперименте с лимоном, я решил увеличить количество лимонов в цепи и проверить свечение светодиодной лампочки. В каждую половинку лимона я вставил кусочек медной проволоки с одной стороны и шуруп с другой стороны, соединив последовательно проводами все половинки лимонов. Свободные края проводов подвел к светодиодной лампочке, замкнув цепь лампочка засветилась.

Рис. 10 светодиодная лампочка светится

Рис. 11 таблица

Вывод: с увеличением количества фруктов в цепи определённой кислоты свечение светодиодной лампочки произошло, лампочка засветилась (зажглась). Значит, лимон может исполнять роль источника тока. Моя гипотеза подтвердилась, что из фруктов и овощей можно сделать батарейку.

Вытаскивая монеты из овощей и фруктов, я обратил внимание на то, что они окислились. Это значит, что кислота вступала в реакцию с металлом монеты. За счет этой химической реакции и протекал слабый электрический ток.

Заключение

Изучив литературные источники, интернет-ресурсы, я понял, что физика – наука экспериментальная и является очень интересным предметом. В ходе работы над проектом я делал наблюдения, выдвигал гипотезы, проводил эксперименты, делал выводы. Я научился определять напряжение  внутри «съедобной» батарейки и силу тока, создаваемую ею. Исследования показали, что лучшими источниками электрического тока являются лимон и вареный картофель.

Я доказал гипотезу, что из фруктов и овощей можно изготовить «съедобные» батарейки. Значит, фрукты и овощи являются источниками электрического тока. Проект считаю выполненным, так как поставленные задачи решены, цель достигнута, гипотеза работает. Физика меня заинтересовала, в дальнейшем планирую еще открыть для себя необычные источники электрического тока.

Список литературы

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

2. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем № 3/ 2011 г. «Лимонная

батарейка»

1. Моя первая энциклопедия / пер. с англ. В.А.Жукова, Ю.Н.Касаткиной,

Д.С.Щигеля – М., 2010

4. Учебник Физика 8 класс автор А.В.Перышкин

5. Энциклопедии «История открытий» серии «Росмэн»

Интернет-ресурсы

http://www.wikipedia.org

http://dev.planetseed.com/ru/node/28491

http://lemonlife.ru/kreativ_iz_limonov/batarejka_iz_limona

http://gadgetforgeek.com.ua/sdelat-gadget-svoimi-rukami-fruktovye-chasy

Приложение

Рис.1 показания на вольтметре Рис.2 показания на мАмперметре

Рис.3 измерение напряжения Рис.4 измерение силы тока

Рис. 5 сыр.картофель - на мАмперметре Рис.6 сыр.картофель - на вольтметре

Рис. 7 вар.картофель - на мАмперметре Рис. 8 вар.картофель - на вольтметре

23