Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников




Скачать 106,02 Kb.
НазваниеШкольная научно практическая конференция молодежи и школьников
Дата публикации01.10.2013
Размер106,02 Kb.
ТипРеферат
pochit.ru > Физика > Реферат


Школьная научно – практическая конференция

молодежи и школьников

«Поиск. Наука. Открытие.»

«Вкусные» батарейки

Авторы: Иванов Илья

ученик 5А класса МОУ «СОШ № 13»

города Новочебоксарска

Николаев Александр

ученик 5А класса МОУ «СОШ № 13»

города Новочебоксарска

Научный руководитель:

Комиссарова Наталья Ивановна,

учитель физики МОУ «СОШ № 13»

г. Новочебоксарск, 2011 год

Содержание: Стр.
1 Введение………………………………………………………………………………… 3

2. История создания батарейки…..…………………………………………………… 3-5

3. Устройство батарейки.. ……………………………………………………………… 5

4. Эксперимент…………………………………………………………………………… 5

5. Об использовании фруктов и овощей для получения электричества. ................ 7

6. Выводы…………………………………………………………………………………... 8

7. Использованная литература………………………………………………………….. 8

Введение

Наша работа посвящена необычным источникам энергии.

В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами [1].

Впервые о нетрадиционном использовании фруктов мы прочитали в книге Николая Носова. По замыслу писателя, Коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. И тогда мы подумали, а вдруг овощи и фрукты хранят еще какие-нибудь секреты. В результате нам захотелось узнать как можно больше о необычных свойствах овощей и фруктов.
^ Целью нашей работы является исследование электрических свойств фруктов и овощей.

Перед собой мы поставили следующие задачи:

1 Познакомиться с устройством батарейки и его изобретателями.

2.Узнать, какие процессы протекают внутри батарейки.

3.Экспериментально определить напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.

4. Собрать цепь, состоящую из нескольких таких батареек и постараться зажечь лампочку.

5. Узнать, используются ли овощные и фруктовые батарейки на практике.
^ История создания батарейки

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. Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное[2].

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 стали (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.

Именно это устройство стало первым в мире элементом питания и прародителем современных батарей. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами[3].

Всего через год после этого, в 1803 году, русский физик Василий Петров для демонстрации электрической дуги собрал самую мощную химическую батарею, состоящую из 4200 медных и цинковых электродов. Выходное напряжение этого монстра достигало 2500 вольт. Впрочем, ничего принципиально нового в этом «вольтовом столбе» не было.

В 1836 году английский химик Джон Дэниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниэля».

В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах[4].

Начало промышленного производства первичных химических источников тока было заложено в 1865 г. французом Ж. Л. Лекланше, предложившим марганцево-цинковый элемент с солевым электролитом.

В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Губерт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia». Самый долгоживущий гальванический элемент - серно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 г.

До 1940 г. марганцево-цинковый солевой элемент был практически единственным используемым химическим источником тока[5].

Несмотря на появление в дальнейшем других первичных источников тока с более высокими характеристиками, марганцево-цинковый солевой элемент используется в очень широких масштабах, в значительной мере благодаря его относительно невысокой цене.

В современных химических источниках тока используются:

в качестве восстановителя (на аноде) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;

в качестве окислителя (на катоде) — оксид свинца(IV) PbO2, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO2 и другие;

в качестве электролита — растворы щелочей, кислот или солей[6].
^ Устройство батарейки

Современные гальванические элементы внешне имеют мало общего с устройством, созданным Алессандро Вольта, однако базовый принцип остался неизменным. Батарейки производят и сохраняют электричество. Внутри сухого элемента, питающего прибор, есть три главные части. Это отрицательный электрод (-), положительный электрод (+) и находящийся между ними электролит, представляющий собой смесь химических веществ. Химические реакции заставляют электроны течь от отрицательного электрода через прибор, а затем назад, к положительному электроду. Благодаря этому прибор и работает. По мере того как химикалии расходуются, батарейка садится[7].

Корпус батарейки, который делают из цинка, снаружи может быть покрыт картоном или пластиком. Внутри корпуса находятся химикалии в виде пасты, а у некоторых батареек посредине есть угольный стержень. Если мощность батарейки падает, это значит, что химикалии израсходованы и батарейка больше не в состоянии производить электричество.

Перезарядка таких батарей невозможна или очень нерациональна (к примеру, для зарядки некоторых типов батарей придется потратить в десятки раз больше энергии, чем они могут сохранить, а другие виды могут накопить только малую часть своего первоначального заряда). После этого батарею останется только выкинуть в мусорный ящик

Большинство современных аккумуляторных батарей были разработаны уже в 20-ом веке в лабораториях крупных компаний или университетов[8].
^ Экспериментальная часть

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.

Но мы не привыкли верить всем на слово, поэтому решили проверить это на опыте. Итак, для создания «вкусной» батарейки мы взяли:

  • лимон, яблоко, луковицу, картофелину сырую и вареную;

  • несколько медных пластин из набора по электростатике – это будет наш положительный полюс;

  • оцинкованные пластины из того же набора – для создания отрицательного полюса;

  • провода, зажимы;

  • милливольтметры, вольтметры

  • амперметры.

  • лампочку на подставке, рассчитанную на напряжение 2,5 В и силу тока 0,16А.

Большинство фруктов содержит в своем составе слабые растворы кислот. Именно поэтому их можно легко превратить в простейший гальванический элемент. Прежде всего, мы зачистили медный и цинковый электроды с помощью наждачной бумаги. А теперь достаточно их вставить в овощ или фрукт и получается «батарейка». Электроды располагали на одинаковом расстоянии друг от друга.

Результаты эксперимента мы занесли в таблицу.

Основа батарейки

Напряжение на электродах, В

Сила электрического тока, мА

Лимон

0,2

2

Лук

0,14

1,6

Яблоко

0,12

1,4

Картофель

0,3

1,4

Вареный картофель

0,8

2,1

Вывод: напряжение между электродами приблизительно одинаковое. А величина силы тока, вероятно, связана с кислотностью продукта. Чем больше кислотность, тем больше сила тока.

Если использовать не сырую, а вареную картошку, то мощность устройства увеличится в 4 раза.

Мы решили исследовать, как зависят напряжение и сила тока от расстояния между электродами. Для этого взяли вареную картофелину, изменяли расстояние между анодом и катодом и измеряли напряжение и силу тока на батарейке. Результаты эксперимента занесли в таблицу.


Расстояние между электродами, см

Напряжение между электродами, В

Ток короткого замыкания, мА

1

0,6

2,1

2,5

0,7

3,6

3,5

0,7

3,8

5

0,8

4,2

Вывод: напряжение между электродами и сила тока растут с увеличением расстояния между ними. Ток короткого замыкания мал, т.к. внутреннее сопротивление картофеля велико.

Далее мы решили составить батарею из двух, трех, четырех картофелин. Предварительно увеличив расстояние между электродами до максимума, последовательно включили картофелины в цепь. Результаты эксперимента занесли в таблицу.

Число картофелин

Напряжение на батарее, В

Ток короткого замыкания, мА

2

1,4

3,8

3

1,6

3

4

1,9

2,8

Вывод: напряжение на зажимах батареи растет, а ток уменьшается. Ток слишком мал, для того чтобы загорелась лампочка.

Поэтому мы планируем в дальнейшем выяснить, какими способами можно увеличить силу тока в цепи и заставить лампочку светиться.

Наблюдали за нашими «вкусными» батарейками мы в течение некоторого времени. Результаты измеренного напряжения на батарейках занесли в таблицу:




Через 5 дней

Через10 дней

Через25дней

Лимон

0,14 В

0,08 В

0

Лук

0,1 В

0,08 В

0,04 В

Яблоко

0,08 В

0,06 В

0,02 В

Картофель

0,2 В

0,1 В

0

Вареный картофель

0,6 В

0,4 В

0,2 В


Вывод: постепенно напряжение на всех «вкусных» батарейках уменьшается. До сих пор еще есть напряжение на яблоке, луке и вареном картофеле.

Вытаскивая медную и цинковую пластины из овощей и фруктов, мы обратили внимание на то, что они сильно окислились. Это значит, что кислота вступала в реакцию с цинком и медью. За счет этой химической реакции и протекал очень слабый электрический ток.
^ Об использовании фруктов и овощей для получения электричества.

Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.

Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.

Выводы:

1 Познакомились с устройством батарейки и его изобретателями.

2.Узнали, какие процессы протекают внутри батарейки.

3. Изготовили овощные и фруктовые батарейки

4.Научились определять напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.

5. Заметили, что напряжение между электродами и сила тока растут с увеличением расстояния между ними. Ток короткого замыкания мал, т.к. внутреннее сопротивление батарейки велико.

6.Обнаружили, что напряжение на зажимах батареи составленной из нескольких овощей растет, а ток уменьшается. Ток слишком мал, для того чтобы загорелась лампочка.

7. В собранной цепи лампочку зажечь не смогли, т.к. ток мал.

^ Использованная литература:
1 Энциклопедический словарь юного физика. -М.: Педагогика, 1991г

2 О. Ф. Кабардин. Справочные материалы по физике.-М.: Просвещение 1985.

3 Энциклопедический словарь юного техника. -М.: Педагогика, 1980г.

4 Журнал «Наука и жизнь», №10 2004г.

5 А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Электродинамика.-М.: Наука 1976.

6 Кирилова И. Г. Книга для чтения по физике.- Москва: Просвещение 1986.

7 Журнал «Наука и жизнь», №11 2005г.

8 Н.В.Гулиа. Удивительная физика.-Москва: «ИздательствоНЦ ЭНАС» 2005

Интернет- ресурс.



Похожие:

Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconОбщие положения Городская научно-практическая конференция школьников...
Научно-практическая конференция школьников – творческое формирование учащейся молодежи, стремящейся совершенствовать свои знания...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconОкружная научно-практическая конференция
Научно-практическая конференция проводится с 2007 года на базе гоу сош №1290 с углубленным изучением английского языка для учащихся...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconШкольная научно-практическая конференция «декабрьские чтения»
Экономические проблемы и перспективы вертолетного транспорта для туристического бизнеса в Бурятии
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение...
Студенческая научно-практическая конференция является одним из компонентов системы научно-исследовательской и творческой работы учащейся...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconМеждународная научно-практическая конференция 23 ноября, 7 декабря 2011 г
Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconРеспубликанская научно-практическая конференция школьников "Проблемы...
Республиканская научно-практическая конференция школьников "Проблемы истории Якутии ХХ века", посвященная 100-летию со дня рождения...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconПоложение о районной научно-практической конференции школьников «Шаг в будущее»
Районная научно-практическая конференция «Шаг в будущее» является одной из форм организации научно-исследовательской деятельности...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconИсследуй, твори, узнавай, открывай!
С 24 по 26 октября 2012 года на базе Панаевской школы-интерната проходила школьная X (юбилейная) научно-практическая конференция...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconРайонная научно практическая конференция школьников «Шаг в будущее»
Жизненные ценности сегодняшней молодёжи определяют образ нашего “завтра”, поэтому актуальность темы не ставится под сомнение. Выяснить,...
Школьная научно практическая конференция молодежи и школьников iconРайонная научно практическая конференция школьников «Открытие» Секция естественных наук
Краткая
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница