Автор: , 6в класс.
Руководитель: , учитель физики.
Тема : «Вкусные» батарейки.
Образовательное учреждение: МОУ СОШ № 21 города Твери.
Используемые медиаресурсы: текстовой редактор WORD, табличный редактор EXCEL, ресурсы сети Интернет
Актуальность исследования ( почему данная тема взята автором для исследования)Разыскивая информацию в интернете, я наткнулся на статью, в которой рассказывалось, как с помощью фруктов заряжают сотовый телефон. Меня заинтересовала эта статья. На факультативе физики мы решили проверить, удаться ли с помощью фруктов, хотя бы на несколько минут поддержать зарядку телефона, что бы можно было сделать звонок. Для меня это важно, т. к. я живу в частном секторе, а там часто отключают электричество. И такой способ зарядки – один из способов выйти из сложившейся ситуации.
Определение предмета исследования (Что подлежит изучению?) Способы получение электрического тока. Фрукты и овощи как источники тока.
Формулировка проблемы. В чем заключается проблема?
- Изучить историю создания батареек.
- Познакомиться с устройством батарейки, узнать, какие процессы протекают внутри батарейки.
- Узнать, в чем сходство химических и фруктовых источников тока
- Сконструировать самодельный источник тока «вкусную» батарейку.
- Экспериментально определить напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.
- Собрать цепь, состоящую из нескольких таких батареек и постараться выдать нужный ток.
Выдвижение гипотезы.
Возможно ли, с помощью овощей и фруктов зарядить аккумулятор сотового телефона?
Проверка гипотезы. Выбор методов исследования.
При выполнении работы, мы использовали следующие основные методы исследования:
- теоретический анализ научной литературы;
- физический эксперимент;
- анализ экспериментальных данных.
Изучив устройство гальванических элементов, и поняв как работают фруктовые батарейки, мы приступили к экспериментальной части. Цель эксперимента: создать самодельный источник тока «вкусную» батарейку.
На начальном этапе мы:
Выясняли, какие овощи и фрукты способны выдавать максимальное напряжение и силу тока. (для зарядки аккумулятора сотового телефона необходимо напряжение 4- 5 В, сила тока 250 мА) Выясняли, использование каких электродов, позволяет получить из «вкусных» батареек максимальное напряжение и силу тока.Итак, для создания «вкусной» батарейки нам понадобилось:
лимон, лайм, яблоко, луковица, помидор, картофелина сырая и вареная; несколько медных проводов Железные и оцинкованные шурупы провода, зажимы; мультиметр, миллиамперметр.С начала мы производили измерения используя железный и медный электроды, а затем поменяли железный электрод на цинковый. Проанализировав результаты эксперимента, мы сделали вывод, что в качестве отрицательного электрода лучше использовать оцинкованный шуруп, а не железный, т. к. выдаваемые напряжение и сила тока всеми овощами и фруктами больше именно с цинковым электродом. Поэтому все остальные эксперименты мы проводили с цинковым и медным электродами. Также в ходе исследования мы выяснили, что самый хороший источник тока это – вареный картофель. (Хотя в начале исследования, мы предположили, что лучшим будет лимон, потому что он самый кислый). Но не один из фруктово-овощных элементов не выдавал необходимого напряжения и силы тока. . Следующие опыты мы проводили с целью выяснить, каким образом можно повысить выдаваемые «вкусной» батарейкой электрические характеристики.
Мы решили исследовать, как зависят напряжение и сила тока от расстояния между электродами. Для этого мы взяли следующее оборудование : контейнер с картофельным пюре, медная проволока, оцинкованный шуруп, мультиметр, миллиамперметр. Меняя расстояние между электродами, мы измеряли силу тока и напряжение.
Из этого опыта мы делаем вывод: напряжение между электродами и сила тока растут с увеличением расстояния между ними, поэтому в следующих опытах мы будем располагать электроды как можно дальше друг от друга.
Далее мы решили составить батарею из овощей и фруктов, с целью выдать такую мощность, которой хватило бы для загорания лампочки. Для этого мы соединили все овощи и фрукты последовательно.
Из этого исследования мы сделали вывод: что с увеличением числа элементов входящих в батарею, напряжение на ее зажимах растет, а ток уменьшается. Попытки использовать такую батарейку, для зажжения лампочки оказались неудачными, поскольку сила тока слишком мала.
Мы решили повторить предыдущий опыт, но в качестве элементов батареи мы взяли вареный картофель, так как в самых первых исследованиях, мы выяснили, что он выдает самые большие значения напряжения и силы тока, и мы надеялись, что этот опыт будет более успешным По результатам этого эксперимента и предыдущего, мы делаем вывод: батарея, собранная из вареного картофеля имеет преимущество перед батареей, собранной из фруктов. Мощность этой батарейки почти в 4 раза больше фруктовой.
Но мощности этой батарейки хватило на то, что бы заставить светится только светодиодную лампочку, для обычной лампочки накаливания, слишком мала сила тока. Так же попытки зарядить сотовой телефон не увенчались успехом, очень мала сила тока, выдаваемая «вкусной» батарейкой, хотя напряжение было достаточным.
В течении некоторого времени, мы наблюдали за нашими «вкусными» батарейками, с целью выяснить, какие фрукты и овощи дольше могут держать напряжение. На протяжении этого времени, мы измеряли напряжение на батарейках Из результатов этого эксперимента делаем вывод: напряжение постепенно падает на всех «вкусных» батарейках, но лучше всего оно держится на вареном картофеле.
6) Интерпретация (объяснение ) результатов. Возможные выводы. В ходе исследования мы провели теоретический анализ научной литературы, узнали об истории создания химических источников тока, познакомились с устройством современной батарейки. Создали самодельный источник тока – «вкусную» батарейку. Провели экспериментальное сравнение электрических характеристик, созданных источников тока. Выяснили, что для выдачи «вкусной» батарейкой максимального значения напряжения и силы тока, нужно располагать электроды как можно дальше друг от друга, используя при этом цинковые и медные электроды. Нам удалось собрать батарею из овощей, которая смогла заставить светится светодиодную лампочку. Однако не удалось подтвердить выдвинутую гипотезу о возможности зарядки аккумулятора сотового телефона. Хотя чисто теоретически мы рассчитали, что для зарядки телефона нам понадобится как минимум 500 таких батарей, соединенных параллельно, но на практике это сделать затруднительно. А тем более зарядить телефон одним яблоком вообще не возможно!
Мы планируем продолжить исследования используя другие методы, применяя опыт индийских и израильских ученых, для создания более мощных источников тока. 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.
Подготовка к презентации исследовательского материала. Написание отчета.Для написания отчета были использованы возможности текстового редактора WORD и табличного редактора EXSEL (построение диаграмм и графиков для анализа результатов исследования). Итоговый материал представлен также в виде презентации, выполненной в редакторе POWER POINT.
В результате работы была использована следующая литература:
Алексеева - юным. М. Просвещение. 1980г. абавная физика. М. Детская литература 1993г. Горев опыты по физике. М. Просвещение, 1985г. Журнал «Наука и жизнь», № 10 2004г. Журнал «Наука и жизнь» № 11 2005г. Кирилова для чтения по физике. М. Просвещение, 1986г. лектроника шаг за шагом. М. Просвещение, 1976г Энциклопедический словарь юного физика. М. Педагогика, 1991г. Энциклопедический словарь юного техника, М. Педагогика, 1980г. Интернет-ресурс.