MBOU "유르가 중등학교 6호"
섹션: 내 관심사의 세계.
과일 배터리.
MBOU 중학교 6학년, 4학년 학생
머리: 벨로노소바 T.V.
유르가
2015
엘 소개.
일. 주요 부분.
배터리는 어떻게 작동합니까?
배터리의 실제 사용에게.
ㄹㅇ. 결론.
LV . 서지.
V. 부록.
엘 소개.
중 
책에 대한 열정과 공예품을 만들고자 하는 열망이 있었기에 제 작품이 탄생했습니다. 처음으로 나는 Nikolai Nosov의 책에서 과일의 비전통적 사용에 대해 읽었습니다. 꽃의 도시에 살았던 Shorty Vintik과 Shpuntik은 작가가 구상한 대로 시럽이 든 소다로 달리는 자동차를 만들었습니다.
그리고 과일에도 비밀이 있다면 어떨까 하는 생각이 들었습니다.
나는 과일의 특이한 성질에 대해 가능한 한 많이 배우고 싶었습니다. 과학자들은 집에 정전이 되면 잠시 동안 레몬으로 집을 밝힐 수 있다고 말합니다.
나의 연구 목적:
과일에서 전류를 얻습니다.
작업은 슬라이드에 표시됩니다.
1. 배터리 작동 원리를 숙지하십시오.
2. 과일 배터리를 만드세요.
3. 그러한 배터리의 전압을 실험적으로 결정하십시오.
4. 과일 배터리로 전구에 불을 붙이십시오.
연구 주제:전류 수신.
연구 대상: 과일 배터리.
G 
저당:
과일은 전기의 원천입니까? 과일로 배터리를 만들 수 있습니까?
일. 주요 부분.
배터리는 어떻게 작동합니까?
먼저 전류가 무엇인지 이해합시다. 전류는 전하를 띤 입자의 움직임입니다. 일반 배터리가 어떻게 작동하는지 알아보기로 했습니다. 배터리를 직접 분해하지 않고 백과사전을 사용했습니다. 모든 배터리 또는 축전지는 특수 화학 물질인 전해질에 배치된 두 개의 금속판입니다. 하나의 플레이트는 "+" 터미널에 연결되고 다른 플레이트는 "-" 터미널에 연결됩니다.
배터리휴대용 장치에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있는 편리한 전기 저장 장치입니다. 일부 배터리는 일회용이고 다른 배터리는 충전할 수 있습니다. 배터리는 다양한 모양과 크기로 제공됩니다. 일부는 알약처럼 작습니다. 일부는 냉장고 크기입니다. 그러나 그들은 모두 같은 원리로 작동합니다. 그들은 두 화학 물질 사이의 반응 결과로 전하를 생성하며, 그 동안 전자가 한 화학 물질에서 다른 화학 물질로 이동합니다.
아연(아연도금판)과 구리(구리선)를 전극으로 사용하며, 전해질은 염과 산의 용액이다. 용액에 담근 두 금속이 화학 반응을 일으켜 전류가 발생합니다.
전류의 첫 번째 소스는 17세기 말 이탈리아 과학자 Luigi Galvani에 의해 우연히 발명되었습니다(사실 Galvani의 실험 목적은 새로운 에너지 소스를 찾는 것이 아니라 다양한 외부 영향에 대한 실험 동물). 개구리 다리 근육에 서로 다른 두 가지 금속 조각을 붙임으로써 전류의 출현과 흐름 현상이 발견되었습니다.
Galvani의 실험은 또 다른 이탈리아 과학자인 Alessandro Volta의 연구의 기초가 되었습니다. 200년 전에 그는 발명의 주요 아이디어를 공식화했습니다.
200년 전에 발명된 최초의 배터리는 과일 주스를 기반으로 작동했습니다.
알레산드로 볼타(Alessandro Volta)는 1800년 두 개의 금속판(아연과 구리)과 그 사이에 레몬 주스를 적신 가죽 개스킷으로 간단한 장치를 조립하여 발견했습니다.
Alessandro Volta는 판 사이에 전위차가 있음을 발견했습니다. 전압 측정 단위는 이 과학자의 이름을 따서 명명되었으며 그의 과일 에너지원은 현재 Luigi Galvani를 기리기 위해 갈바니 전지라고 불리는 모든 현재 배터리의 조상이 되었습니다.
인터넷에서 자신의 손으로 조립할 수있는 장치를 보여주는 사진을 보았습니다. 건전지 대신 과일을 사용하는 디지털 시계입니다.
나는 과일 배터리의 존재에 대해 배터리에 대해 무엇을 알고 있는지 알아보기 위해 학급의 학생들을 대상으로 설문 조사를 실시했습니다.
배터리에는 무엇이 들어 있습니까?
설문 결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 사람들은 배터리 내부에 무엇이 들어 있고 어떻게 작동하는지 알고 있습니다. 그리고 사람들은 과일 배터리에 대해 들었습니다. (그림 1)
구성의 과일 주스는 약산이므로 과일에 2개의 전극(하나는 구리, 다른 하나는 아연)을 삽입하면 전극 사이에 약한 전류가 흘러 시계에 전원을 공급하기에 충분합니다. 그런데 제가 말을 거는 게 익숙하지 않아서 사실인지 아닌지는 직접 확인해보기로 했습니다.
배터리 실험.
과일 배터리를 만들려면 다음이 필요했습니다.
중 
재료:
아연 도금 판
멀티미터는 전류와 전압을 측정하는 장치입니다.
4. 과일.
과일의 전류를 측정하기 시작했습니다.
나는 아버지의 도움으로 배, 사과, 레몬으로 갈바니 전지를 만들었습니다. 각 요소는 멀티미터로 측정되었습니다. (그림 2)
레몬, 배, 사과가 전기를 공급한다는 사실에 놀랐습니다! 전압 측정 결과를 표에 입력했습니다. (그림 3)
나는 일반 손가락 배터리가 1.5 볼트를 제공한다는 것을 알았습니다.
그래서, 가설이 확인되었습니다. 다른 과일은 강도가 다른 전류를 제공합니다.
V. 부록.
그림 1.
설문지.
배터리에는 무엇이 들어 있습니까?
이 질문에 남자들은 모두 예라고 대답했습니다.
과일 배터리가 있습니까?
그림 2.
우리는 한쪽에 배를 가져 와서 구리선을 삽입하고 다른쪽에 아연판을 삽입합니다.
배터리가 준비되었습니다. 전압을 측정합니다.
우리는 한쪽에 사과를 가져 와서 구리선을 삽입하고 다른쪽에 아연 판을 삽입합니다. 배터리가 준비되었습니다. 전압을 측정합니다.
우리는 한쪽에 레몬을 가져 와서 구리선을 삽입하고 다른쪽에 아연판을 삽입합니다. 배터리가 준비되었습니다. 전압을 측정합니다.
일반 펜라이트 배터리는 1.5볼트를 제공합니다.
그림 3
전압 측정 결과.
과일
전압, V
배
0.90
사과
0.87
레몬
0.90
그림 4
우리는 작은 LED 전구를 가져갔습니다. 레몬의 접점에 연결했습니다.
내 파란색 LED가 빛나기 시작합니다!
화학, 물리학 또는 노동 수업을 듣는 많은 학생들은 운이 좋게도 레몬으로 배터리를 만들 수 있었습니다. 모두가 표준형 배터리를 보는 데 익숙하기 때문에 이상하게 들립니다. 그러나 과일에서 나오는 에너지의 원천은 특이한 것입니다!
레몬으로 배터리를 만드는 방법?
실제로 모든 과일에서 그러한 설치를 만들 수 있습니다. 유일한 차이점은 긴장에 있습니다. 레몬에는 구연산이 있다는 장점이 있습니다. 더 많은 전류를 생성할 수 있습니다.
레몬 배터리를 만드는 데 필요한 것은 다음과 같습니다.
- 레몬 - 1-2 조각.
- 1 조각의 구리 와이어. 대규모 실험의 경우 더 많이 사용할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 동전을 사용할 수 있습니다.
- 아연 판. 그 역할은 일반 금속 볼트, 나사 또는 와이어가 될 수 있습니다.
- 전압을 결정하기 위한 멀티미터 또는 테스터.
- 발광 다이오드. 전류가 있음을 시각적으로 수정할 수 있습니다.
보시다시피 이 배터리 제조의 핵심에는 단 세 가지가 있습니다.
1 단계.
레몬을 가지고 조금 기억하십시오. 원하는 경우 세탁 및 건조도 가능합니다. 그것이 그렇게 중요하지는 않지만.
2 단계.
최대 2cm의 얕은 깊이에 구리 도체를 놓고 멀지 않은 금속 도체를 놓습니다.
튀어나온 나뭇가지에 전선을 연결합니다.
이 설비가 얼마나 많은 볼트를 생산하는지 멀티미터로 테스트하십시오.
결과적으로 0.91볼트!
두 번째 레몬 배터리를 수집하고 직렬로 연결하십시오. 또는 다른 구리 및 금속 와이어를 붙입니다. 그런 다음 대각선으로 함께 연결하십시오.
사실 LED는 하나의 배터리에서 타지 않으므로 두 번째 배터리가 필요합니다.
따라서 레몬 배터리는 안정적으로 전류를 생산할 수 있습니다.
설명: 이러한 배터리의 작동은 반대 금속의 두 도체의 상호 작용을 기반으로 합니다. 레몬에 넣은 후 시트르산 배지로 둘러싸여 있습니다. 이 물질은 전해질 역할을 합니다. 즉, 화학반응이 일어나 이온이 이동하면서 에너지를 발산한다.
동전 대신 구리선을 사용하는 것이 가장 좋습니다.
Rastegaev Daniil, Atkarsk시의 MOU-SOSH 9 번 9 학년 학생
연구 프로젝트에서 레몬을 전류 소스로 사용할 가능성이 결정됩니다. 저항과 효율성이 계산됩니다.
다운로드:
시사:
전류원으로서의 레몬의 특성 연구
라스테가예프, 다니엘
9학년 학생
MOU-SOSH №9 아트카르스크
소개.
전기 에너지의 사용은 현재 현대 사회에서 인간의 안락함과 매우 밀접하게 관련되어 있습니다. 동시에, 전통적인 천연 연료(석유, 석탄, 가스 등)의 매장량은 유한합니다. 또한 핵연료의 유한한 매장량(우라늄과 토륨)이 있으며, 이로부터 플루토늄은 증식로에서 얻을 수 있습니다. 열핵 연료(수소)의 매장량은 사실상 무진장이지만 제어된 열핵 반응은 아직 마스터되지 않았으며 언제 순수한 형태로 산업 에너지 생산에 사용될지 알 수 없습니다. 인류는 풍력, 지열수, 조력 에너지와 같은 대체 전류원을 찾고 있습니다. 아니면 현재의 소스가 자연 자체에 의해 만들어졌습니까? 그리고 우리는 그것들의 용도를 찾기만 하면 됩니다.
이 문서에서는 이러한 소스 중 하나를 조사합니다.
프로젝트 목표:
전류 소스로서의 레몬의 특성을 탐색합니다.
작업:
- EMF와 내부저항의 개념을 이해한다.
- 완전한 회로에 대한 옴의 법칙을 연구하십시오.
- 전류원으로 사용되는 레몬에서 일어나는 과정을 설명하십시오.
- 레몬의 EMF와 내부 저항을 실험적으로 결정하고 레몬의 저항과 전류 소스로서의 레몬의 전력을 계산합니다.
- 실용적인 목적으로 이 전류 소스를 사용할 가능성을 고려하십시오.
- 현재 소스의 EMF.
전류는 하전 입자의 질서 있는 운동입니다. 도체에서 전류를 얻으려면 도체에 전기장을 생성해야 합니다. 도체의 전기장은 전류 소스에 의해 생성되고 오랫동안 유지될 수 있습니다. 다양한 유형의 전류 소스가 있습니다.
- 기계식(전기영동기);
- 열 (열 요소);
- 빛(광전지);
- 화학(갈바니 전지).
전류원은 다르지만 각각 양전하와 음전하를 띤 입자를 분리하는 작업이 수행됩니다. 쿨롱 힘을 제외하고 전하를 띤 입자에 작용하는 모든 힘을 외력이라고 합니다. 전류 소스 내부에서 전하는 외력의 작용에 따라 이동하고 나머지 회로에서는 전기장의 작용에 따라 이동합니다. 외부 세력의 성격은 다양할 수 있습니다.
외력의 작용은 기전력(EMF)이라는 중요한 물리량을 특징으로 합니다.
- 레몬은 갈바니 원소입니다.
레몬은 높이가 5-8m에 달하는 작은 상록수 과일 나무로 퍼짐 또는 피라미드 모양의 크라운이 있습니다. 45 세의 나무가 있습니다.
레몬 과일에는 구연산(C 6 시간 8 O 7 ). 이 물질은 자연계에서 매우 일반적입니다. 열매, 감귤류, 바늘, 자루 줄기, 특히 중국 목련 덩굴과 설익은 레몬에서 많이 발견됩니다.
구연산은 1784년 스웨덴 약사 Karl Scheele에 의해 설익은 레몬 주스에서 처음으로 분리되었습니다.
갈바니 전지와 마찬가지로 레몬에서도 외력의 성질은 화학적입니다. 화학 반응의 결과로 아연은 구연산에 용해됩니다. 양전하를 띤 아연 이온은 용액 속으로 들어가고 아연 판 자체는 음전하를 띠게 됩니다. 구리판은 아연 이온이 증착됨에 따라 양전하를 띠게 됩니다. (부록 1 참조)
측정 및 실험을 수행하기 위해 구성표에 따라 전기 회로를 조립합니다.
- 완전한 회로에 대한 옴의 법칙.
우리의 실험을 위한 전기 회로를 고려하십시오.
현재 소스에는 EMF가 있습니다.ɛ 저항 r. 전류원의 저항은 종종 내부 저항이라고 하며, 회로의 외부 섹션의 저항은 R로 표시됩니다.
게오르크 사이먼 옴 (1787년 3월 16일 - 1854년 7월 6일) - 독일의 유명한 물리학자. 옴의 가장 유명한 연구는 전류의 통과에 대한 질문을 다루었고 전류 회로의 저항, 내부 저항 및 전류 소스의 EMF, 전류 강도와 관련된 유명한 "옴의 법칙"으로 이어졌습니다.
완전한 회로에 대한 옴의 법칙:
전기 회로의 전류 강도는 전류원의 기전력에 정비례하고 회로의 외부 및 내부 섹션의 전기 저항의 합에 반비례합니다.
- 실험 결과.
필요한 데이터를 얻기 위해 실험 회로를 조립해 봅시다. (부록 2 참조)
레몬의 EMF를 측정해 보겠습니다.ɛ = 0.95V
외부 저항이 다른 회로 부분의 전류 세기와 전압을 측정해보자.
U 1 \u003d 0.515V U 2 \u003d 0.586V
나는 1 \u003d 196μA I 2 \u003d 160μA
R 1 \u003d 2kOhm R 2 \u003d 3kOhm
옴의 법칙에 따르면 완전한 회로의 경우 레몬의 내부 저항이 r \u003d 2.1kOhm으로 계산되었습니다. (부록 3 참조)
레몬의 단락 전류를 측정해 보겠습니다. kz \u003d 460μA. 단락전류는 회로의 외부저항이 R→0일 때 최대값을 갖는다.
얻은 측정값을 사용하여 레몬 ƍ=69*10의 저항률을 계산했습니다. 6옴*mm 2 / 중. (부록 3 참조)
또한 전류 소스로서의 레몬의 효율성과 힘을 결정했습니다.
P=108.3*10 -6W
↳= 60%
다소 높은 효율 값에도 불구하고 전류 소스로서의 레몬의 힘은 매우 작습니다.
우리는 레몬을 전류 소스로 사용하려고 했습니다. 우리는 여러 레몬과 직렬로 연결된 다이오드로 전기 회로를 조립했습니다. 직렬로 연결된 여러 레몬은 갈바니 전지의 배터리 역할을 합니다. 직렬로 연결하면 이러한 소스가 생성하는 전류는 변경되지 않고 전압은 개별 소스 단자의 전압 합계와 같습니다. 5개의 레몬을 직렬로 연결하여 LED 2개를 켤 수 있었습니다.
결론.
- 레몬은 화학적 외력이 작용하는 갈바니 원소입니다.
- 레몬은 전류원으로 사용할 수 있습니다.
- 레몬이 생산하는 전류는 수십 마이크로암페어 정도이지만 내부 저항이 매우 높기 때문에 가정용으로 레몬을 전류원으로 사용할 수 없습니다.
참조 및 기타 출처:
- AV 페리쉬킨 물리학 8학년. 남: 버스타드, 2009
- 지야. Myakishev, B.B. 북호프체프, N.N. 소츠키 물리학 10학년, M: "계몽" 2007
- M.N. Alekseeva 물리학 - 젊음. 남: "계몽" 1980.
- 아이지 물리학 읽기를 위한 Kirillov 책. 남: "계몽", 1986.
- http://en.wikipedia.org
부록 1
부록 2
부록 3
레몬의 내부 저항은 r = 2.1kΩ이라고 계산했습니다.
우리는 판 사이의 길이를 계산했습니다.내가 \u003d 3.8 cm \u003d 0.038 m.
판의 면적을 결정했습니다. a= 39mm b= 32mm S=ab= 1248mm 2
이제 공식을 사용하여 레몬의 저항을 찾습니다.:
모든 종류의 실험과 실험을 좋아하는 사람들을 위해 특이한 아이디어를 제공합니다. 자신의 손으로 신 레몬으로 원시 배터리를 만들어보십시오. 우리는 저렴한 에너지 원으로 둘러싸여 있다는 것을 전혀 생각하지 않고 배터리, 전화, 시계, 장난감에 전원을 공급하는 축전지에 많은 돈을 씁니다. 언제든지. 우리는 우리 주변에 얼마나 많은 흥미로운 것들이 있는지 상상조차 하지 않습니다!
실험을 수행하려면 위에서 언급한 것처럼 레몬(8개), 클램프가 있는 가는 와이어 9개, 작은 구리 와이어 8개와 같은 수의 아연 도금 못, 배터리가 있는 시계가 필요합니다. 우리가 만든 배터리의 가능성(전압)을 테스트하는 전압계.
레몬을 손에 가볍게 펴서 구리 와이어 조각과 아연 도금 못을 각각에 붙입니다. 우리는 시계를 가져 와서 배터리를 제거하고 전선을 사용하여 그림과 같이 전기 회로를 만듭니다. 우리는 첫 번째와 여덟 번째 레몬에서 와이어의 자유 끝을 배터리가 이전에 있던 장소의 시계에 연결하여 폐쇄 회로를 만듭니다. 실험이 끝나면 시계가 어떻게 돌아가는지 알 수 있습니다. 전선의 끝을 전압계에 연결하면 0.49V의 전압을 관찰할 수 있습니다.
과일 배터리가 어떻게 작동하는지 쉽게 설명할 수 있습니다. 구리와 아연이 구연산과 접촉하면 화학 반응이 일어나 구리는 양전하를, 아연은 음전하를 띠게 됩니다. 구리선과 작은 아연도금 못으로 만든 폐회로로 전류가 흐르기 시작합니다. 아연(전자원)은 음극입니다. 과일 배터리, 구리는 양수입니다. 배터리 전압은 전자를 기증하는 아연과 구리의 능력과 관련이 있습니다. 전류는 화학 반응이 진행되는 동안 방출되는 전자의 수에 따라 달라집니다.
집에 레몬이 없으면 다른 감귤류, 키위, 바나나, 사과, 배, 감자, 토마토, 오이, 양파를 실험의 주요 재료로 사용할 수 있습니다. 이 야채와 과일은 전압이 레몬 전류 소스와 약간 다르지만 배터리로도 사용할 수 있습니다. 배는 가장 높은 전압을 제공하고 키위는 가장 낮은 전압을 제공합니다. 생성된 배터리의 전기적 특성은 사용되는 제품의 산성도에 영향을 받습니다. 여러 개의 과일 배터리를 직렬로 연결하여 사용하는 과일의 양에 비례하여 전압을 높일 수 있습니다.
한 쌍의 구리와 아연은 예를 들어 구리와 알루미늄, 알루미늄과 아연과 같은 다른 구성 요소로 대체될 수 있습니다. 사실, 후자의 경우 배터리는 "원래"레몬 배터리보다 다소 약한 것으로 판명됩니다.
위의 실험은 사람이 자신의 에너지 요구 사항을 충족시키기 위해 천연 재생 가능 재료를 자유롭게 사용할 수 있다는 직접적인 확인입니다. 산업 규모의 많은 회사들이 이미 가공된 바나나와 오렌지 껍질을 사용하여 특이한 배터리를 만들기 시작했습니다. 소니는 최근 전해질 대신 과일 주스를 사용하는 배터리를 공개했습니다. 배터리에 8ml의 주스를 채우면 1시간 동안 소형 휴대용 전자 제품에 전력을 공급할 수 있습니다. 영국의 과학자들은 Intel 386 프로세서가 탑재된 저전력 컴퓨터용 배터리와 유사한 버전을 만들었습니다.12개의 감자가 12일 이내에 컴퓨터의 본격적인 에너지원이 될 수 있다는 것이 실험적으로 입증되었습니다.
급하게 에너지원이 필요할 때 어려운 삶의 상황에 처하게 됩니다. 예를 들어 휴대폰 충전, 라디오 켜기 등을 해야 합니다. 물리학 및 화학에 대한 기본 지식을 통해 이러한 상황에서 벗어날 수 있습니다. 많은 사람들에게 사과나 레몬으로 라디오를 "전원을 켜거나" 휴대폰을 충전할 수 있다는 사실을 아는 것이 흥미로울 것입니다.
이러한 목적을 위해서는 다음이 필요합니다.
- 강철 접촉(못, 종이 클립, 강철 와이어 조각, 강철 동전 등...);
- 구리 접점(구리 동전, 구리선 조각, 구리판 등)
- 레몬, 사과를 사용하는 경우 가능한 한 신맛을 선택해야합니다.
- "배터리"에 연결하기 위한 두 개의 전선.
절차:
1단계. 적합한 "에너지원" 찾기
가장 쉬운 방법은 시골집, 마을에 있거나 단순히 숲에서 길을 잃었을 때 사과를 찾는 것입니다. 산은 "배터리"작업의 핵심 구성 요소이기 때문에 가장 좋은 옵션은 신 사과입니다. 레몬이 있으면 이것이 가장 적합한 옵션입니다. 오렌지, 키위 및 기타 유사한 과일을 사용할 수도 있습니다.
2단계. 연락처를 설정합니다.
레몬이나 사과에 접촉부를 삽입해야 합니다. 먼저 사포, 파일로 철저히 청소하거나 돌에 문질러야 합니다. 연락처는 서로 2-3 센티미터의 거리에 삽입됩니다. 삽입된 전극이 더 넓고 길수록 배터리에서 더 많은 전압이 생성됩니다. 동전이 접점 역할을 하는 경우 병렬로 삽입해야 합니다.
3단계. 배터리를 연결합니다.
이제 두 개의 전선을 설정된 접점에 연결해야 합니다. 연락처와 함께 레몬이나 사과에 부드럽게 붙일 수 있습니다. 즉, 배터리를 사용할 준비가 된 것입니다. 구리 전극에는 플러스가 있고 강철에는 마이너스가 있습니다. 전압은 전극의 면적과 사과 또는 레몬의 산도에 따라 달라집니다.
그러한 배터리 중 하나는 약 0.5-0.8볼트를 전달할 수 있습니다. 간단한 수신기가 작동하거나 모바일 수신기가 충전하려면 최소 3-5볼트의 전압이 필요합니다. 이러한 전력을 얻으려면 이러한 "배터리"를 여러 개 만들어 직렬로 연결해야 합니다. 우리의 경우 3볼트를 얻으려면 이러한 "배터리"가 약 5-6개 필요합니다.
4단계. 레몬 충전
흥미로운 사실은 이러한 방식으로 생성된 "배터리"가 완전히 충전될 수 있다는 것입니다. 이러한 목적을 위해 휴대 전화의 충전기를 사용할 수 있습니다. 저자는 이러한 목적으로 Krona 배터리를 사용하기로 결정했습니다.
빨간색 양극선은 구리 전극에 연결되고 검은색 음극선은 강철 전극에 연결됩니다. 충전 후 "레몬"의 접점에 1-1.3V의 전압이 나타납니다.
