Lucrare de cercetare „Bateria de fructe”. Extragem electricitate dintr-o lămâie, un cartof și oțet Cum se face o baterie dintr-o lămâie

MBOU „Școala secundară nr. 6 din Yurga”

Secțiunea: Lumea intereselor mele.

Baterie de fructe.

Școala Gimnazială MBOU Nr.6, elevă clasa a IV-a

Șef: Belonosova T.V.

Yurga

2015

l Introducere.

ll. Parte principală.

Cum funcționează o baterie.

Utilizarea practică a bateriei la.

lll. Concluzie.

lV . Bibliografie.

V. Apendice.

l Introducere.

M
Munca mea a apărut datorită pasiunii mele pentru cărți și dorinței de a face meșteșuguri. Pentru prima dată am citit despre utilizarea netradițională a fructelor într-o carte a lui Nikolai Nosov. Așa cum au fost concepute de scriitor, Shorty Vintik și Shpuntik, care locuiau în Orașul Florilor, au creat o mașină care funcționează cu sifon și sirop.

Și apoi m-am gândit, dacă fructele păstrează și unele secrete.

Am vrut să învăț cât mai multe despre proprietățile neobișnuite ale fructelor. Oamenii de știință spun că, dacă se stinge electricitatea în casa ta, îți poți lumina casa cu lămâi pentru o vreme.

Scopul cercetării mele:

Obține curent electric din fructe.

Sarcinile sunt afișate pe diapozitiv.

1. Familiarizați-vă cu principiul funcționării bateriei.

2. Creați baterii de fructe.

3. Determinați experimental tensiunea unor astfel de baterii.

4. Încercați să aprindeți un bec cu o baterie de fructe.

Subiect de studiu: primind curent electric.

Obiect de studiu: baterii de fructe.

G
credit ipotecar:

Sunt fructele o sursă de energie electrică? Este posibil să faci o baterie din fructe?

ll. Parte principală.

Cum funcționează o baterie.

În primul rând, să înțelegem ce este un curent electric. Curentul electric este mișcarea particulelor încărcate electric. Am decis să aflu cum funcționează o baterie obișnuită. Nu am demontat singur bateria, am folosit enciclopedia. Orice baterie sau acumulator este două plăci metalice plasate într-o substanță chimică specială - un electrolit. O placă este conectată la borna „+”, cealaltă la borna „-”.

Baterie este un depozit convenabil de energie electrică care poate fi folosit pentru alimentarea dispozitivelor portabile. Unele baterii sunt de unică folosință, altele pot fi reîncărcate. Bateriile vin într-o varietate de forme și dimensiuni. Unele sunt mici, ca o pastilă. Unele sunt de dimensiunea frigiderelor. Dar toate funcționează pe același principiu. Ele creează o sarcină electrică ca urmare a unei reacții între două substanțe chimice, în timpul căreia electronii sunt transferați de la una dintre ele la alta.

Zincul (placă galvanizată) și cuprul (sârmă de cupru) sunt folosite drept electrozi, iar electrolitul este o soluție de săruri și acizi. Două metale scufundate într-o soluție intră într-o reacție chimică și se generează un curent electric.

Prima sursă de curent electric a fost inventată întâmplător, la sfârșitul secolului al XVII-lea, de omul de știință italian Luigi Galvani (de fapt, scopul experimentelor lui Galvani nu a fost să caute noi surse de energie, ci să studieze reacția animale de experiment la diverse influențe externe). Fenomenul apariției și curgerii curentului a fost descoperit prin atașarea benzilor din două metale diferite la mușchiul piciorului broaștei.

Experimentele lui Galvani au devenit baza cercetărilor unui alt om de știință italian, Alessandro Volta. Acum 200 de ani a formulat ideea principală a invenției.

Inventată acum 200 de ani, prima baterie a funcționat pe baza de suc de fructe.

Alessandro Volta a făcut o descoperire în 1800 prin asamblarea unui dispozitiv simplu din două plăci metalice (zinc și cupru) și o garnitură de piele între ele înmuiată în suc de lămâie.

Alessandro Volta a descoperit că există o diferență de potențial între plăci. Unitatea de măsurare a tensiunii a fost numită după acest om de știință, iar sursa sa de energie din fructe a devenit precursorul tuturor bateriilor actuale, care se numesc acum celule galvanice în onoarea lui Luigi Galvani.

Pe Internet, am văzut o fotografie care arată un dispozitiv pe care îl puteți asambla cu propriile mâini. Acesta este un ceas digital care folosește fructe în loc de baterie.

Am realizat un sondaj în rândul elevilor din clasa mea pentru a afla ce știu ei despre baterii despre existența unei baterii de fructe.

Ce este într-o baterie?

Pe baza rezultatelor chestionarului, pot concluziona că: băieții știu ce este conținut în interiorul bateriei și cum funcționează. Și băieții au auzit de bateria de fructe. (Fig. 1)

Sucul de fructe în compoziția sa este un acid slab, așa că dacă introduceți 2 electrozi în fruct: unul de cupru - celălalt zinc, atunci un curent slab va curge între electrozi, suficient pentru a alimenta ceasul. Dar nu sunt obișnuit să iau un cuvânt, așa că am decis să verific personal dacă este adevărat sau nu.

Experiment cu baterie.

Pentru a crea baterii de fructe, aveam nevoie de:

M materiale:

Placa zincata

Un multimetru este un dispozitiv pentru măsurarea curentului și a tensiunii.

4. Fructe.

Încep să măsoare curentul în fructe.

Cu ajutorul tatălui meu, am făcut celule galvanice din peră, măr și lămâie. Fiecare element a fost măsurat cu un multimetru. (fig.2)

Am fost surprinși că lămâia, perele și merele dau energie electrică! Am introdus rezultatele măsurătorilor de tensiune în tabel. (fig.3)

Am aflat că o baterie obișnuită pentru degete dă 1,5 volți.

Asa de, s-a confirmat ipoteza: fructe diferite dau un curent diferit de putere.

V. Apendice.

Poza 1.

Chestionar.

Ce este într-o baterie?

Toți băieții au răspuns da la această întrebare.

Există baterii de fructe?

Figura 2.

Luăm o para pe o parte, introducem un fir de cupru, iar pe cealaltă, o placă de zinc.

Bateria este gata, măsurăm tensiunea.

Luăm un măr pe o parte, introducem un fir de cupru, iar pe cealaltă, o placă de zinc. Bateria este gata, măsurăm tensiunea.

Luăm o lămâie pe o parte, introducem o sârmă de cupru, iar pe cealaltă, o placă de zinc. Bateria este gata, măsurăm tensiunea.

O baterie obișnuită pentru penlight oferă 1,5 volți.

Figura 3

Rezultate măsurători de tensiune.

Fructe

Tensiune, V

Pară

0.90

Un mar

0.87

Lămâie

0.90

Figura 4

Am luat un mic bec LED. L-am conectat la contactele lămâii.

LED-ul meu albastru începe să lumineze!

Mulți școlari de la lecțiile de chimie, fizică sau muncă au avut norocul să facă o baterie dintr-o lămâie. Sună ciudat, pentru că toată lumea este obișnuită să vadă baterii de tip standard. Dar sursa de energie din fructe este ceva neobișnuit!

Cum se face o baterie dintr-o lămâie?

De fapt, puteți construi o astfel de instalație din orice fruct. Singura diferență va fi în tensiune. Lămâia are avantajul că are acid citric. Este capabil să genereze mai mult curent electric.

Iată de ce aveți nevoie pentru a crea o baterie de lămâie:

1. Lămâie - 1-2 bucăți.
2. Sârmă de cupru în cantitate de 1 bucată. Pentru un experiment la scară largă, puteți lua mai mult. Dacă nu, puteți folosi o monedă.
3. Placă de zinc. În rolul său poate fi un șurub metalic obișnuit, șurub sau sârmă.
4. Multimetru sau tester pentru a determina tensiunea.
5. Dioda electro luminiscenta. Vă va permite să fixați vizual că există un curent.

După cum puteți vedea, există doar trei lucruri în centrul fabricării acestei baterii.

Pasul 1.

Luați o lămâie și amintiți-vă puțin. De asemenea, puteți spăla și usca, dacă doriți. Deși nu este atât de important.

Pasul 2.

Plasați un conductor de cupru la o adâncime mică de până la 2 cm și un conductor metalic nu departe de acesta.

Conectați firele la crengi proeminente.

Testați cu un multimetru câți volți produce această instalație.

Ca rezultat, 0,91 volți!

Colectați a doua baterie de lămâie și conectați-le în serie. Sau lipiți un alt fir de cupru și metal. Apoi conectați-le în diagonală împreună.

Cert este că LED-ul nu se va arde de la o baterie, așa că este necesară o a doua.

Astfel, o baterie de lămâie poate produce în mod stabil un curent electric.

Explicație: Funcționarea unei astfel de baterii se bazează pe interacțiunea a doi conductori de metale opuse. După ce sunt puse într-o lămâie, sunt înconjurate de un mediu de acid citric. Această substanță servește ca electrolit. Adică începe să curgă o reacție chimică, iar ionii se mișcă, dând energie.

În locul monedei, cel mai bine este să folosiți sârmă de cupru.

Rastegaev Daniil, elev în clasa a IX-a a MOU-SOSH nr. 9 al orașului Atkarsk

Într-un proiect de cercetare sunt determinate posibilitățile de utilizare a unei lămâi ca sursă de curent. Se calculează rezistivitatea și eficiența acestuia.

Descarca:

Previzualizare:

Studiul caracteristicilor unei lămâi ca sursă de curent

Rastegaev, Daniel

elev de clasa a IX-a

MOU-SOSH №9 Atkarsk

Introducere.

Utilizarea energiei electrice este în prezent foarte strâns legată de confortul vieții umane în lumea modernă. În același timp, rezervele de combustibili naturali tradiționali (petrol, cărbune, gaz etc.) sunt limitate. Există, de asemenea, rezerve finite de combustibil nuclear - uraniu și toriu, din care plutoniul poate fi obținut în reactoare de reproducere. Rezervele de combustibil termonuclear – hidrogenul – sunt practic inepuizabile, dar reacțiile termonucleare controlate nu au fost încă stăpânite și nu se știe când vor fi utilizate pentru producerea de energie industrială în forma lor pură. Omenirea caută surse alternative de curent electric: vântul, apa geotermală, energia mareelor. Sau poate sursele actuale au fost create chiar de natura? Și trebuie doar să le găsim o utilizare.

Una dintre aceste surse este investigată în această lucrare.

Obiectivul proiectului:

Explorați caracteristicile unei lămâi ca sursă de curent.

Sarcini:

1. Înțelegeți conceptele de EMF și rezistență internă.
2. Studiați legea lui Ohm pentru un circuit complet.
3. Explicați procesele care au loc în lămâia, care este folosită ca sursă de curent.
4. Determinați experimental EMF și rezistența internă a lămâii, calculați rezistivitatea lămâii și puterea lămâii ca sursă de curent.
5. Luați în considerare posibilitatea de a utiliza această sursă curentă în scopuri practice.

1. EMF a sursei curente.

Curentul electric este o mișcare ordonată a particulelor încărcate. Pentru a obține un curent electric într-un conductor, este necesar să se creeze un câmp electric în acesta. Câmpul electric din conductori este creat și poate fi menținut timp îndelungat de surse de curent electric. Există diferite tipuri de surse de curent:

1. mecanic (mașină electrofor);
2. termic (termoelement);
3. lumina (fotocelula);
4. chimică (celulă galvanică).

Sursele curente sunt diferite, dar în fiecare dintre ele se lucrează pentru a separa particulele încărcate pozitiv și negativ. Orice forță care acționează asupra particulelor încărcate electric, cu excepția forțelor Coulomb, se numesc forțe externe. În interiorul sursei de curent, sarcinile se deplasează sub acțiunea forțelor externe, iar în restul circuitului - sub acțiunea unui câmp electric. Natura forțelor exterioare poate fi variată.

Acțiunea forțelor externe este caracterizată de o mărime fizică importantă numită forță electromotoare (EMF).

1. Lămâia este un element galvanic.

Lămâia este un mic pom fructifer veșnic verde de până la 5-8 m înălțime, cu coroana răspândită sau piramidală. Există copaci la vârsta de 45 de ani.

Fructele de lamaie contin acid citric (C 6H8O7 ). Substanța este extrem de comună în natură: se găsește în fructe de pădure, citrice, ace, tulpini de corvan, mai ales o mulțime de viță de vie de magnolie chinezească și lămâi necoapte.

Acidul citric a fost izolat pentru prima dată în 1784 din sucul de lămâi necoapte de către farmacistul suedez Karl Scheele.

Într-o lămâie, ca și într-o celulă galvanică, natura forțelor externe este chimică. Ca rezultat al unei reacții chimice, zincul se dizolvă în acid citric. Ionii de zinc încărcați pozitiv trec în soluție, în timp ce placa de zinc în sine devine încărcată negativ. Placa de cupru devine încărcată pozitiv pe măsură ce ionii de zinc se depun pe ea. (vezi anexa 1)

Pentru a efectua măsurători și experimenta, vom asambla un circuit electric conform schemei:

1. Legea lui Ohm pentru un circuit complet.

Luați în considerare circuitul electric pentru experimentul nostru.

Sursa curentă are un EMFɛ si rezistenta r. Rezistența sursei de curent este adesea numită rezistență internă, rezistența secțiunii externe a circuitului este notată R.

Georg Simon Ohm (16 martie 1787 - 6 iulie 1854) - celebru fizician german. Cea mai faimoasă lucrare a lui Ohm s-a ocupat de întrebări despre trecerea curentului electric și a condus la celebra „lege a lui Ohm” referitoare la rezistența unui circuit de curent electric, rezistența internă și EMF a unei surse de curent, puterea curentului.

Legea lui Ohm pentru un circuit complet:

Puterea curentului într-un circuit electric este direct proporțională cu forța electromotoare a sursei de curent și invers proporțională cu suma rezistențelor electrice ale secțiunilor externe și interne ale circuitului.

1. Rezultatele experimentului.

Să asamblam un circuit experimental pentru a obține datele necesare. (vezi anexa 2)

Să măsurăm fem-ul unei lămâi:ɛ = 0,95V

Să măsurăm puterea curentului și tensiunea în secțiunea circuitului cu rezistență externă diferită.

U 1 \u003d 0,515V U 2 \u003d 0,586V

I 1 \u003d 196 μA I 2 \u003d 160 μA

R 1 \u003d 2 kOhm R 2 \u003d 3 kOhm

Conform legii lui Ohm, pentru un circuit complet, a fost calculată rezistența internă a unei lămâi: r \u003d 2,1 kOhm. (vezi anexa 3)

Să măsurăm curentul de scurtcircuit pe lămâie: I kz \u003d 460 μA. Curentul de scurtcircuit are o valoare maximă atunci când rezistența externă a circuitului este R→0.

Cu ajutorul măsurătorilor obținute, am calculat rezistivitatea lămâii ƍ=69*10 6 Ohm*mm 2 / m. (vezi anexa 3)

De asemenea, a determinat eficiența și puterea lămâii ca sursă de curent

P=108,3*10-6 W

Ƞ= 60%

În ciuda eficienței destul de ridicate, puterea lămâii ca sursă de curent este foarte mică.

Am încercat să folosim o lămâie ca sursă de curent. Am asamblat un circuit electric din mai multe lămâi și o diodă conectată în serie. Mai multe lămâi conectate în serie servesc ca baterii de celule galvanice. Când este conectată în serie, curentul pe care îl produce o astfel de sursă rămâne neschimbat, iar tensiunea este egală cu suma tensiunilor de la bornele surselor individuale. Cu ajutorul a 5 lămâi conectate în serie am putut aprinde două LED-uri.

Concluzie.

• Lămâia este un element galvanic în care acționează forțele chimice externe.
• Lămâia poate fi folosită ca sursă de curent electric.
• În scopuri casnice, o lămâie nu poate fi folosită ca sursă de curent, deoarece curentul pe care îl produce o lămâie este de ordinul câtorva zeci de microamperi, în timp ce are o rezistență internă foarte mare.

Referințe și alte surse:

1. A.V. Peryshkin Fizica clasa a 8-a. M: Dropia, 2009
2. G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovtsev, N.N. Sotsky Fizica clasa a 10-a, M: „Iluminarea” 2007
3. M.N. Alekseeva Fizica - tânăr. M: „Iluminismul” 1980.
4. IG. Kirillov Carte pentru citit în fizică. M: „Iluminismul”, 1986.
5. http://en.wikipedia.org

Atasamentul 1

Anexa 2

Anexa 3

Am calculat că rezistența internă a lămâii este r = 2,1 kΩ.

Am calculat că lungimea dintre plăci l \u003d 3,8 cm \u003d 0,038 m.

S-a determinat aria plăcilor a= 39mm b= 32mm S=ab= 1248mm 2

Acum găsim rezistivitatea unei lămâi folosind formula:

Pentru iubitorii de tot felul de experimente și experimente, oferim o idee neobișnuită - încercați să construiți o baterie primitivă din lămâi acre cu propriile mâini. Cheltuim mulți bani pe baterii, acumulatori pentru alimentarea telefoanelor, ceasurilor, jucăriilor, fără să ne gândim deloc că suntem înconjurați de o masă de surse de energie ieftine din care putem asambla oricand o celulă galvanică economică și simplă cu propria noastră. mâinile. Nici nu ne imaginăm câte lucruri interesante ne înconjoară!

Pentru a efectua experimentul, avem nevoie, așa cum am menționat mai sus, de lămâi (8 bucăți), 9 fire subțiri cu cleme, 8 bucăți mici de sârmă de cupru și același număr de cuie galvanizate, un ceas cu o baterie și, bineînțeles, un voltmetru pentru a testa posibilitățile (tensiunea) bateriei pe care am construit-o.

După ce am întins ușor lămâile în mâini, lipim în fiecare dintre ele o bucată de sârmă de cupru și un cui galvanizat. Luăm un ceas, scoatem bateria din el și cu ajutorul firelor creăm un circuit electric, ca în imagine. Conectăm capetele libere ale firelor de la prima și a opta lămâie la ceas în locurile în care era anterior bateria, creând un circuit închis. La sfârșitul experimentului, vom vedea cum va merge ceasul. Prin conectarea capetelor firelor la un voltmetru, putem observa o tensiune de 0,49 V.

Este ușor de explicat cum funcționează bateria noastră de fructe. Când cuprul și zincul intră în contact cu acidul citric, are loc o reacție chimică, în urma căreia cuprul devine încărcat pozitiv, iar zincul negativ. Cu un circuit închis creat cu sârmă de cupru și cuie mici galvanizate, începe să acționeze un curent electric. Zincul (sursa de electroni) este polul negativ baterie de fructe, cuprul este pozitiv. Tensiunea bateriei este legată de capacitatea zincului și cuprului de a dona electroni. Curentul electric depinde de numărul de electroni eliberați în timpul reacției chimice care se desfășoară.

Dacă nu există lămâi acasă, orice alte fructe citrice, kiwi, banane, mere, pere, cartofi, roșii, castraveți, ceapă pot fi folosite ca material principal pentru experiment. Aceste legume și fructe pot funcționa și ca o baterie, deși tensiunea lor va fi ușor diferită de o sursă de curent de lămâie. Pera va da cea mai mare tensiune, kiwi-ul va da cea mai scăzută. Caracteristicile electrice ale bateriilor create sunt afectate de aciditatea produselor folosite. Prin conectarea mai multor baterii de fructe în serie, vom realiza o creștere a tensiunii proporțional cu cantitatea de fructe folosită.

O pereche de cupru și zinc poate fi înlocuită cu alte componente, de exemplu, cupru și aluminiu, aluminiu și zinc. Adevărat, în acest din urmă caz, bateria se va dovedi a fi ceva mai slabă decât cea „originală” de lămâie.

Experimentul de mai sus este o confirmare directă că o persoană poate folosi liber materiale regenerabile naturale pentru a-și satisface nevoile energetice. O serie de companii la scară industrială au început deja să creeze baterii neobișnuite folosind banane procesate și coji de portocală. Compania Sony a prezentat recent publicului o baterie în care se folosește suc de fructe în locul unui electrolit. Prin umplerea bateriei cu 8 ml de suc, puteți alimenta mici electronice portabile timp de o oră. Oamenii de știință din Marea Britanie au creat o versiune similară a bateriei pentru un computer de putere redusă cu un procesor Intel 386. S-a demonstrat experimental că 12 cartofi pot deveni o sursă cu drepturi depline de energie pentru un computer în decurs de 12 zile.

Se întâmplă să te trezești într-o situație dificilă de viață când ai nevoie urgent de o sursă de energie. De exemplu, trebuie să vă încărcați telefonul mobil, să porniți radioul și așa mai departe. Cunoștințele elementare de fizică și chimie vă vor permite să găsiți o cale de ieșire din astfel de situații. Pentru mulți, va fi interesant de știut că puteți „porni” un radio sau încărcați un telefon mobil dintr-un măr sau o lămâie.

În aceste scopuri veți avea nevoie de:
- contact din oțel (cuie, agrafă, bucată de sârmă de oțel, monedă de oțel și așa mai departe...);
- contact de cupru (monedă de cupru, bucată de sârmă de cupru, orice placă de cupru etc.);
- lamaie, iar daca se foloseste un mar, trebuie sa alegi cat mai acru;
- două fire pentru conectarea la „baterie”.

Procedură:

Etapa 1. Căutarea unei „surse de energie” potrivită
Cel mai simplu mod este să găsești un măr când te afli într-o casă de țară, sat sau pur și simplu rătăciți în pădure. Cea mai bună opțiune ar fi un măr acru, deoarece acidul este o componentă cheie în funcționarea „bateriei”. Dacă există o lămâie, atunci aceasta este cea mai potrivită opțiune. De asemenea, puteți folosi portocale, kiwi și alte fructe similare.

Etapa 2. Stabilim contacte
Trebuie să introduceți contacte într-o lămâie sau într-un măr, mai întâi trebuie curățate bine cu hârtie abrazivă, o pilă sau frecate de o piatră. Contactele sunt introduse la o distanță de 2-3 centimetri unul de celălalt. Cu cât electrozii introduși sunt mai lați și mai lungi, cu atât bateria va produce mai multă tensiune. Dacă monedele acționează ca contacte, atunci acestea trebuie introduse în paralel.

Etapa 3. Conectam bateria
Acum rămâne să conectați două fire la contactele stabilite. Puteți pur și simplu să le lipiți ușor într-o lămâie sau măr împreună cu contactele. Gata, bateria este gata de utilizare. Va exista un plus la electrodul de cupru și un minus la oțel. Tensiunea va depinde de zona electrozilor și de aciditatea mărului sau lămâii.

O astfel de baterie este capabilă să furnizeze aproximativ 0,5-0,8 volți. Pentru ca un simplu receptor să funcționeze sau unul mobil să se încarce, este necesară o tensiune de minim 3-5 volți. Pentru a obține o astfel de putere, trebuie să faceți mai multe dintre aceste „baterii” și să le conectați în serie. În cazul nostru, pentru a obține 3 Volți, aveți nevoie de aproximativ 5-6 din aceste „baterii”.

Etapa 4. Încărcare lămâi
Un fapt interesant este că „bateriile” create în acest fel pot fi încărcate complet. În aceste scopuri, puteți utiliza un încărcător de pe un telefon mobil. Autorul a decis să folosească o baterie Krona în aceste scopuri.

Firul pozitiv roșu este conectat la electrodul de cupru, iar firul negativ negru la cel de oțel. După încărcare, pe contactele „lămâii” va apărea o tensiune de 1-1,3 Volți.