Дистанционный этап краевого форума «Молодежь и наука»
Полное название темы работы	вкусная батарейка
Название секции форума	физико-математическая
Тип работы	проектно-исследовательская
Фамилия, имя, отчество автора, дата  рождения (ДД.ММ.ГГ)	Холматов Андрей Михайлович (10.04.2011г.)
Место учебы:	Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение «Зыковская средняя общеобразовательная школа»
Класс	5
Место выполнения работы	Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение «Зыковская средняя общеобразовательная школа»
Руководитель	Ганеева Галина Махмутовна, учитель физики Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение «Зыковская средняя общеобразовательная школа»
Контактный телефоны автора и руководителя работы e-mail	Холматов Андрей Михайлович e—mail: anastasiakonopelko615@gmail.com телефон: 8 999 446 48 97 Ганеева Галина Махмутовна. e—mail : galochka.ganeeva61@mail.ru телефон: 8 913 595 86 63

 

 

 

 

 

 

МуниципальноеБюджетное Общеобразовательное Учреждение

 «Зыковская средняя общеобразовательная школа»

Березовскогорайона Красноярского края

 

      

 

 

 

 

 

                                                      

 

 

Секцияфизико-математическая

Проектно-исследовательская работа

Тема: Вкусная батарейка

                                                                 

 

                                                          

 

Автор  работы:

                                                      Холматов А.М. ученик 5 класса
                                             МБОУ «Зыковская СОШ»

                                                                        

Руководитель:                                                                     Ганеева Г.М. учитель физики и астрономии  МБОУ «Зыковская СОШ»                                                                             

                                                                       

 

с.Зыково

2023

Аннотация

Авторработы: Холматов Андрей Михайлович.

МБОУ«Зыковская средняя общеобразовательная школа», класс:5.

Тема:«вкусная батарейка».

Руководитель:Ганеева Галина Махмутовна, учитель физики, МБОУ «ЗСОШ»

Наш дом  – настоящая физическаялаборатория, в которой ребенок может  быть активным наблюдателем, способным объяснитьнаблюдаемые им физические явления.      

 В данной работеприведены материалы теоретического и экспериментального исследованийэлектрических явлений, которые можно наблюдать  в домашних условиях,возможности получения  источников питания из фруктов и овощей.

Цельработы: путемэкспериментальной деятельности выяснить, действительно ли фрукты и овощи могутслужить источником электрической энергии.

Методыисследования:

1.Теоретический:изучение литературы и материалов сети Internet.

2.Экспериментальный:получение практических результатов исследования ¹⁰.

3.Аналитический, анализ полученных результатов.

Разработанностьпроблемы:

В даннойработе  использованы идеи других работ по теме, что позволяют более глубокоисследовать данный вопрос и сделать выводы:

1.      КомпанияSоnу на научном конгрессе в США представила батарейку, работающую на фруктовомсоке.

2.      Группаученых из Великобритании создала компьютер, источником питания для которогоявляется картошка.²

3.     Индийские ученые работают надсозданием необычных батареек. Внутри этих батареек должна быть паста изпереработанных бананов и апельсиновых корок.⁴

4.     В Австралии в 2003 голу былазапущена электросиловая установка на ореховой скорлупе

Полученныерезультаты:

— овощи и фрукты могут служить источниками электрической энергии;

— значения этих электрических величин уразных овощей и фруктов не одинаковые;

— фруктово-овощные батарейкидают слабый ток;

Краткие результаты ивыводы: самый доступный ипрактичный продукт – картофель

Оценкановизны работы: мноюбыла исследована возможность получения источников питания из фруктов и овощей.

Содержание

1.Введение «Актуальность темы» ………………………………….………………………3

2. Основная часть

2.1 Как работает батарейка?. 5

2.2 Эксперимент по созданию батарейки. 9

2.3 Практическое использование батареек. 12

3. Заключение. 13

4. Список литературы……………………………………………………………………………………..……….14

5. Приложения №1-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Тема работы и её актуальность: Однажды,читая в Интернете интересные факты, я наткнулся на одну историю. Тамговорилось, 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!

Мне показалось это очень интересным,и я решил узнать об этом больше. Я начал свои поиски информации на эту тему вразличных источниках литературы и выяснил следующее. Оказывается, если в любойовощ или фрукт воткнуть два электрода различных металлов, то химическаяреакция, происходящая между соком и металлами поспособствует появлению напряжениюна электродах. Этот ток будет слишком мал, но если мы соберем батарейку из несколькиховощей или фруктов, то этот ток будет достаточным, чтобы маленькая лампочка загорелась.Вдали от цивилизации, когда находишься в экстренной ситуации, такая батарейка можетпригодиться, с ее помощью возможно подзарядить мобильный телефон или фонарик. Такимобразом я и выбрал тему для своего исследования. 

Батарейки,аккумуляторы, топливные элементы – содержат токсичные вещества. И сегодняактуален вопрос поиска биологических источников энергии. Овощи и фрукты содержатв себе слабые растворы кислот, поэтому их можно превратить в простейшийисточник электроэнергии — гальванический элемент.

            Объектом исследования является электрический ток вовощах и фруктах

Тема «вкусные батарейки» и егопродукт (батарейки из фруктов и овощей) имеют для меня особый интерес, ясчитаю, что выработка тока из органических элементов не полностью изучена.

Я задумался: «А что же будет, когдавсе ресурсы на Земле закончатся, что делать дальше?» Поэтому я хочу доказать,что энергию можно получить не только из источников, которые нам сейчасизвестны, но ещё из фруктов и овощей! Российскиеученые давно выяснили, что обычные овощи и фрукты полезны не только с точкизрения питания. Апельсины, лимоны идругие фрукты и овощи — это идеальный электролит для выработки бесплатного электричества, правда, не стольмощного, как у обычных батареек.

Актуальность  проблемы:на сегодняшний день одна из главных проблем экологии – утилизация гальваническихэлементов (овощные или фруктовые источники питания нетребуют особой утилизации).

Цель: путемэкспериментальных исследований выяснить, действительно ли фрукты и овощи могутслужить источником электрической энергии.

Задачи:

Ø Узнать,как устроена обычная батарейка.

Ø Измеритьуровень напряжения, которое выдают разные овощи и фрукты.

Ø Собратьсвою «овощную» батарейку.

Ø Измеритьполученное напряжение в цепи.

Ø Спомощью лампочки наглядно  увидеть работу полученного тока.

Объектисследования –электрические батарейки.

Предмет исследования – картофель какисточник тока.

Гипотеза: предположим, что картофельможет служить в качестве источника тока — батарейки.

Практическаязначимость: созданиеисточников питания их экологически чистых материалов, таких как фрукты и овощи,могло бы нам позволить использовать их для работы электроприборов с низкимпотреблением энергии (например, электронные часы), это способствовало бы тому,что мы смогли бы уберечь окружающую среду от загрязнения, так как обычныебатарейки очень долго разлагаются если неправильно их утилизировать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основнаячасть

Как работает батарейка?

Такчто же такое электрический ток? И как устроена обычная батарейка? Давайте разберемся!

Электрическийток — это движение электрически заряженных частиц. Абсолютно любая батарейка -это  две металлические пластины, помещённые в электролит — специальноехимическое вещество. (Рис.1). Одна пластина  подключена к  выводу « + », адругая к выводу « — ». Батарейка выделяет энергию в ходе протекающей реакции вэлектролите. При этом расходуются исходные вещества. Чем меньше исходныхвеществ остается – тем тяжелее батарейке удается поддерживать нужное напряжениемежду пластинами. Батарейка «садится». Такое слово используется, чтобыпоказать, что батарейка  практически израсходовала свою энергию. Так человек,когда начинает уставать, стремится куда-нибудь присесть. Батарейка перестанетработать, когда истратит всю свою энергию, потому что больше не сможет делатьэлектрический ток[1].

Некоторые батарейки можно использоватьлишь один раз, пока она не «сядет», другие можно многократно перезаряжать.Батарейки бывают разных размеров и иметь разнообразную форму. Одни — маленькие,как таблетка. Другие – огромные, величиной с холодильник. Но все они работаютпо одному принципу. Во всех батарейка независимо от ее формы и размера создаётсяэлектрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, входе данной реакции  электроны передаются от одного из них другому.

В качестве электродов цинк(оцинкованная пластинка) и медь (медная проволочка), а электролит – растворсолей и кислот. Два  металла погружённые в раствор вступают в химическуюреакцию и вырабатывается электрический ток.

История изобретения батарейки

Уобычной, «одноразовой» батарейки, той к которой мы все привыкли, есть и другоеназвание – «гальваническийэлемент». Данное название было  дано в честь итальянского учёного Луиджи Гальванииз Болоньи. (Рис.2). Ещё в 1791 году он совершенно случайно изобрёл первыйисточник электрического тока.  Луиджи Гальвани присоединил полоски из двухразных металлов к мышце лягушачьей лапки. В результате эксперимента былооткрыто явление возникновения и протекания тока[2].

Гальвани решил, что это электричество есть в телесамой лягушки. И назвал это явление «животным электричеством».

Позже опытыГальвани, повторил другой итальянский учёный— Алессандро Вольта, но уже сбольшей точностью.

Изучивразличную литературу, я узнал, что изобретенная 200 лет назад самая перваябатарейка работала  именно на основе фруктового сока.

Алессандро Вольта в 1800 году сделал открытие. Он собрал нехитроеустройство из двух пластин металла (цинк и медь) и поместил кожаную прокладкумежду ними, пропитанную лимонным соком. В результате эксперимента Вольтавыявил, что между металлическими пластинами возникает разность потенциала. ИменемАлессандро Вольта назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовыйисточник энергии стал прародителем всех современных батареек, которые в своюочередь называют теперь гальваническими элементами в честь Луиджи Гальвани. Нам даже известен «день рождениябатарейки» — 20 марта 1800 года[3].

Такимобразом, в ходе решения первой задачи, я изучил принцип работы батарейки.

Для самых любознательных

Современная батарейка устроена, конечно, немногоиначе – в ней уже нет ни металлических дисков, ни войлочных пластинок,пропитанных кислотными растворами. Но принцип остался таким же – батарейки содержатв себе реагенты (химические вещества), в состав которых входят два разныхметалла. В батарейках есть два электрода – анод (положительный) и  катод (отрицательный).Между электродами – жидкость-электролит: раствор, хорошо проводящий электрическийток и участвующий в химической реакции. Когда металлы начинают свое  взаимодействиечерез этот раствор, заряженные частицы начинают свое движение из анода (+) ккатоду (-) – и вырабатывается электрическая энергия.

 

Необычные батарейки

Благодаряинтернету я узнал, что в Индии ученые работают над созданием необычных батареекдля использования их в  несложной бытовой технике с низким потреблением энергии.Планируется, что внутри такой батарейки должна быть паста из апельсиновых короки переработанных бананов. Считается, что одновременное действие четырех такихбатареек позволит запустить настенные часы, а для ручных часов будет достаточноодной такой батарейки.

Ещея прочитал, что компания Sоnу на научном конгрессе в США представила батарейку,которая работает на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8 мл сока,то она способна проработать в течение одного часа. Применяться новая батарейкаможет в мобильных   телефонах,  плеерах. А ученые из Великобритании создаликомпьютер, источником питания для которого служит картофель. За основу они взялистарый компьютер с маломощным процессором Iпtе1 386. В него вместо жесткогодиска поставили карту памяти на 2 мегабайта. Питание это устройство получает от 12 картофелин, которые ученые меняют каждые 12 дней[4].

На первом этапесвоей работы я изучал теоретическую сторонувопроса.  Проанализировавлитературу по теме исследования,  я пришел к следующим выводам:

·         батарейка– это удобное хранилище электричества, которое используется для обеспечения энергиейразличных переносных устройств;подключив к батарейке, например, лампочку в фонарике, от     пластины «+» к пластине «-» потечёт ток и в результате лампочка загорится;

·         появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов,между которыми образуется химическая  реакция;

·         батарейки,которые можно заряжать многократно, изобрел в 1859г. французский физик Гастон Планше;

·         ученыеутверждают, что, если у вас дома отключат электричество, вы сможете некотороевремя освещать свой дом при помощи овощей или фруктов;они достигли некоторыхуспехов в своих исследованиях.

В практической части своих исследований решил выяснить у своих сверстников, что им известноо батарейки.

Я провел опрос среди учащихся 5-х классов.

Вопрос1 – вредны ли батарейки для окружающей среды?

Большаячасть учащихся считает батарейку вредной для окружающей среды. И это верно –батарейка содержит токсичные вещества, которые загрязняют почву. Именно поэтомубатарейки можно накапливать и сдавать в специальные перерабатывающие  пункты.(Рис.4).

Второй вопрос, который я задал учащимся – это можно ли получить электрическийток с помощью овощей или фруктов?

Вопрос 2 – можно ли получитьэлектрический ток с помощью фруктов?

По результатам  опроса я могу сделать вывод, что: некоторые ребята знают, что содержится внутри батарейки и как онаработает. А  про фруктовую и овощную батарейку многие ребята не слышали (Приложение1).

Большинствоучащихся считает, что получить электричество при помощи фруктового соканевозможно.

Овощнойи фруктовый сок по составу своему являются слабыми кислотами, поэтому есливставить в овощ или фрукт 2 электрода: один цинковый — другой медный, то междуэлектродами потечёт слабый ток, но его будет достаточно для питания, например,часов. Мне захотелось лично проверить это, конечно я  попросил о помощи папу(ведьэлектрический ток – источник повышенной опасности!) – правда это или нет.

Именно поэтому я думаю, что мояработа должна быть интересна и познавательна для моих одноклассников и нетолько для них.

Экспериментпо получению тока из овощей и фруктов и созданию природной батарейки я провел вовторой части работы.

 

 

 

 

Эксперимент по созданию батарейки

Меня заинтересовал вопрос о том,как сделать батарейку своими руками. Поискав информацию, я  узнал,что можно сделать батарейку из картошки. На одном овоще я  решил неостанавливаться, а провел исследования. Фрукты и овощи взял из тех, что нашлисьдома.

1.    Яблоко

2.    Картофель

3.    Помидор

4.    Лимон

5.    Лук

6.    Чеснок

7.    Морковь

8.    Груша

9.    Огурец

Дляизмерения напряжения взял специальный прибор – мультиметр. (Рис.5).

На примере картофеля рассмотрим, каки что следует делать. (Рис.6).

 Припомощи мультиметра можно наглядно увидеть, какое напряжение даёт батарейка. Язнаю, что обычная пальчиковая батарейка даёт 1,5 Вольта. Я решил в этомубедиться сам, для этого измерил мультиметром несколько разных батареек, изаодно узнал, что у разных производителей батареек напряжение может быть немногоразличаться, т.е. быть больше или меньше заявленного. (Рис.7).

Затемя приступил к измерению напряжения в овощах и фруктах. Дляменя стало открытием, что все они дают электричество!

Проведем промежуточные итоги.Результат измерений получился не слишком разным. Напряжение оказалось впределах от 0,81 Вольта до 0,91 Вольта. Кроме того, видно, что размер плода невлияет на напряжение. Маленький чеснок генерирует не меньше тока, чем болеекрупные плоды. А половинка огурца даёт столько же тока, сколько и целый огурец.

Я составил  свой рейтинг овощей и фруктов.

Таблица 1 – Рейтинг овощей и фруктов

Победителями стали: яблоко, помидор,лимон, груша.

Итак, первая гипотеза нашла своёподтверждение: разные фрукты и овощи генерируют разное напряжение.

Затем я приступил к проверке второйгипотезы.

Для того чтобы провестиэксперимент, я заранее приготовил все необходимое.Под папиным контролем и его руководством я изготовил электроды из цинка и меди, папакупил светодиод.

          Я решил провести исследование на картофеле.

Для этого я вставилв каждую картофелину цинковый и медный электроды,соединив цепь проводами для подключения их к мультиметру. Необходимо сделатьнекоторые расчеты: 1  картофелина дает  напряжение в 0,43 Вольта. В лампочке2,5 Вольта следовательно, чтобы лампочка загорелась, потребуется   примерно 7картофелин. С одной стороны картофелины я воткнулцинковый электрод приблизительно на треть его длины, с другой,кусочек медной проволоки. Так я поступил со всеми семьюкартофелинами.

Врезультате картофель «превратился» в батарейку: медь – положительный (+) полюс,а цинковый электрод – отрицательный (-). Жаль, что это очень слабый источникэнергии. Далее я подсоединил лампочку  к контактам от картофелины, соединив картофелины таким образом, чтобы цинковыйэлектрод первого картофеля подключался к медной проволоке второго и т.д. И, наконец,подключил светодиод. (Рис.8).

Как же теперь убедитьсяв том, что моя картофельная батарея работает?

Первыйспособов – подключить к картофелине мультиметр, данное устройство позволитизмерить напряжение и силутока батарейки.

Второйспособ – приложить два свободных конца проволок к контактам светодиода (лампочки), лампочказагорится.

Вывод:картофельная батарейка дала ток! Картофель является источником электроэнергии. Конечно,зарядить телефон на данном этапе не получится – слишком мала сила тока – но мнехочется продолжить свои исследования, я планирую провести еще ряд экспериментов и постараюсь добиться поставленной цели.

 

Выводы по главе II

Подводя итог, опытно-экспериментальной части исследования можно утверждать:

·                   опрос «Что вы знаете о батарейке», который я провел среди одноклассников, показал, что знания позатронутой мной проблеме недостаточные, скорее всего в силувозраста, но моей работой одноклассники заинтересовались;

·                   в результате собственного эксперимента я убедился, что картофель работаеткак батарейка: медь – положительный (+) полюс, а цинковыйэлектрод – отрицательный (-), но к сожалению,это очень слабый источникэнергии;

·                   зарядитьтелефон на данном этапе не получилось, но я продолжу свои исследование, проведуеще ряд экспериментов и постараюсь добиться поставленнойцели;

Практическое использование батареек

Ужеудалось создать источники питания из экологически чистого материала, такого каковощи и фрукты, что бы использовать их для работы электрических приборов снизким потреблением энергии и при этом оберегать окружающую среду отзагрязнения, так как обычные батарейки при неправильной утилизации очень долгоразлагаются.

Вмире известны случаи применения таких источников питания. В Индии создали батарейкуна пасте из фруктов и овощей. В Австралии в 2003 голу была запущена электросиловаяустановка на ореховой скорлупе. Известная японская компания «Sony» изобрелабатарейку на основе фруктового сока.

Яверю, что ученые смогут сделать доступной и удобной для человека природную батарейку,неопасную для окружающей среды.

 

Выводы исследовательскойработы:

 Выдвинутые мною гипотезы былидоказаны.

1.     Фрукты иовощи действительно могут служить источником электрической энергии.

2.     С помощьюнескольких фруктов и овощей можно выработать энергию, которой достаточно длятого, чтобы зажечь светодиод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Получениеэлектрического тока из обычного картофеля, именно так я определи для себя цель,когда приступил к выполнению данного эксперимента.

Работатьнад данной работой было очень интересно и занимательно.  Когда я только задумалсянад выполнением этой работы, ц меня был целый ряд вопросов, ответы на которыемне удалось найти в ходе поиска информации  и проведения самостоятельного эксперимента

Я научилсяделать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы,сравнивать полученные в ходе экспериментов результаты. Я научился определятьнапряжение  внутри «овощной» батарейки и силу тока создаваемую ею,пользоваться прибором по измерению тока. 

Так,проведенные мной эксперименты подтвердили гипотезу о возможности создания источниковпитания из овощей и фруктов.

Такие «овощные» и «фруктовые» батарейки могут использоваться для работы приборов снизким потреблением энергии. Из использованных фруктов и овощей лучшимиисточниками электрического тока являются  яблоко,  картофель.

Яубедился в том, что физика как наука не возможна без экспериментов. Теперь яумею определять напряжение  внутри «вкусной» батарейки и силу токасоздаваемую ею. Мне очень понравилось ставить эксперименты самому, чувствоватьсебя немного ученым. Оценивать получившийся результат, делать выводы!

Я понял, что не всегда экспериментудается, хотя теоретически так должно быть, возможны провалы в экспериментах.Например, мне не удалось зажечь лампочку на 2,5 Вольта,но одна неудача не повод сдаваться и поэтому я буду пробовать еще и еще, покане добьюсь того результата, который меня устроит.

Я пришел к мысли, что порой  не представляешьи не задумываешься о том, сколько всего интересного происходит вокруг. А нужноведь только оглянуться, обратить внимание, «углубиться» в данный вопрос,изучить, осмыслить, а затем провести исследование и ответить  на вопрос.  

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

 

Списокиспользованной литературы:

1.                 Мояпервая энциклопедия / пер.с англ. В.А.Жукова, Ю.Н.Касаткиной, Д.С. Щигеля — М,2010

2.                 Большаякнига Почему / пер.с итальянского О.Живаго -М, 2012

3.                 Большая книга экспериментов дляшкольников,- Москва. Росмэн,2009

4.                 Ф. Кларк, Л. Хоуэлл, С. Кхан.   «Чудеса итайны Науки», — Москва,

5.                 Росмэн, 2005.

6.                 3.А. Крейг, К. Росни.  «НАУКАэнциклопедия», — Москва. Росмэн, 2001.

7.                 4.Ф. Чепмен. «Юный исследователь.ЭЛЕКТРИЧЕСТВО», — Москва.:  Росмен, 1994.

8.                 А.Леонович.«Я познаю мир. ФИЗИКА.Энциклопедия»,-ООО «Издательство АСТ», 2006.

9.                 Классная физика class—fizika—narod.ru

10.             ГореловЛ.А. Занимательные опыты по физике в 6-7 классах. Пособие для учителей. М. :«Просвещение», 1977

11.             Б Донат. Физика в играх. – М.:Центрполиграф, 2011г.

12.             Н.В. Гулиа. Удивительная физика.- М.: — Энас, 2008 г.

13.             Я. И. Перельман. Занимательная физика. –М.: Центрполиграф, 2010 г.

14.             И. Г. Кириллова Книга для чтения по физике– М.: Просвещение, 1996 г.

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

16.             БлудовМ.И.Беседы по физике. – М.: Просвещение, 1984, с.225

 

Используемые сайты:

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

2.      http://www.mobime.ru/news/2006/04/18/potatoes_battery.html

3.      http://nepropadu.ru/blog/Masterskaia/4748.html

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

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

6.      http://www.uchportal.ru/load/191-1-0-13747

7.      http://fastyou.ru/docs/74700/index-38043.html

8.      http://out-of-school.area7.ru/?m=6502