Батарейка своими руками

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Сухобузимская средняя школа»
с.Сухобузимское Красноярского края, ул. Ленина, 96. Тел. 8(39199)2-13-59, 2-15-91
e-mail: suhobuzimo-ssh@mail.ru
Направление: химия
«Батарейка своими руками»
Исследовательская работа
Авторы проекта :
Минченко Алексей ,Горбецкий Андрей ,Файфер Вячеслав
Руководитель проекта: Хербер Людмила Петровна.
Должность: учитель химии.
с.Сухобузимское
2016 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Основная часть
Глава I. Батарейка – источник электрического тока
1.1. Как работает батарейка
1.2. Успехи ученых в создании фруктовых батареек
Глава II. Мои исследования
2.1. Исследование напряжения в гальванических элементах из овощей и
фруктов
2.2. Собственные опыты по созданию батарейки из фруктов и овощей
III. Заключение
IV. Приложения
V. Список используемых источников информации
I.
II.
2
Стр.3-4
Стр. 4-7
Стр. 4-5
Стр.4
Стр. 5
Стр. 6-7
Стр. 6
Стр. 6-7
Стр. 7-8
Стр.9-10
Стр. 11
I.
ВВЕДЕНИЕ
Наша работа посвящена необычным источникам энергии. На уроках химии, при
изучении темы: Законы сохранения массы и энергии», мы узнали о том, что одни виды энергии
могут превращаться в другие. Так, энергия химических реакций может превращаться в
электрическую. Учитель рассказал нам о применении этого эффекта для создания необычных
источников тока-фруктово-овощных батареек. Мы заинтересовались этим вопросом и решили
как можно больше узнать о необычных свойствах овощей и фруктов, и попробовать создать
такие батарейки своими руками.
В интернете мы нашли информацию о том, что ученые
давно работают над созданием необычных батареек для несложной бытовой техники с низким
потреблением энергии.
Актуальность: Мы часто покупаем дорогие элементы питания для часов, фонариков,
игрушек, телефонов. Возможно, что в какой-то нестандартной жизненной ситуации, на даче
или еще где-то нам потребуется подзарядить сотовый телефон или фонарик, или в походе,
когда
нужно экономить батарейки, мы сможем заменить дорогие гальванические элементы
самодельными фруктово-овощными батарейками.
Гипотеза: из фруктов и овощей можно сделать источник тока - батарейку.
Цель проекта: получение электрического тока с помощью фруктов и овощей.
Задачи:

изучить литературу, интернет-ресурсы по теме исследования;

ознакомиться с принципом работы батарейки;

провести исследование напряжения в гальванических элементах из овощей
и фруктов;

провести эксперимент по созданию батарейки из фруктов и овощей;

сделать выводы по результатам исследований;

подготовить презентацию проекта и выступить с докладом на районной
научно-практической конференции.
Объект исследования – электричество, предмет исследования - источник тока.
Методы:

изучение литературы по теме исследования;

поиск интернет - ресурсов;
3

проведение исследований и экспериментов;

наблюдение;

анализ, сравнение и обобщение полученной информации.
Предполагаемый результат работы над проектом:
1. Получение источника тока из овощей и фруктов.
2. Создание презентации на тему «Батарейка из овощей и фруктов».
По своей структуре работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка
используемой литературы, приложения, презентации.
II.
Основная часть
ГЛАВА I. Батарейка – источник тока
1.1. Как работает батарейка
Батарейка-это удобное хранилище электричества, которое может быть использована
для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для
одноразового использования, другие можно перезаряжать .Батарейки бывают разнообразной
формы и размеров (Приложение 1) Некоторые –маленькие, как таблетка .Другие-величиной с
холодильник. Но все они работают по одному принципу. В них создается электрический заряд
в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны
передаются от одного из них к другому .Такими химическими веществами являются цинк и
медь. Цинк-отрицательный полюс, а медь- положительный .Когда в цепи есть светодиод, то
электрический ток вызывает его свечение(Приложение 2) Между прочим, изобретенная 200 лет
назад самая первая батарейка работала на основе фруктового сока. В 1799 году Алессандро
Вольта, опираясь на результаты исследований Луиджи Гальвани (Приложение 3) сделал
открытие, собрав нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной
прокладки, пропитанной лимонным соком.Алессандро Вольта выявил, что между пластинами
возникает разность потенциала. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения.
1.2. Успехи ученых в создании фруктовых батареек
4
Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое
время освещать свой дом при помощи лимонов. Индийские ученые работают над созданием
необычных батареек для несложной бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри
этих батареек должна быть паста из переработанных бананов и апельсиновых корок.
Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить настенные часы, а для
ручных часов хватит одной такой батарейки. Компания Sоnу на научном конгрессе в США
представила батарейку, работающую на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8
мл сока, то она сможет проработать в течение одного часа. Применяться новинка может в
плеерах, мобильных телефонах. А группа ученых из Великобритании создала компьютер,
источником питания для которого является картошка. За основу был взят старый компьютер с
маломощным процессором Iпtе1 386. В него вместо жесткого диска поставили карту памяти на
2 мегабайта. Питается это устройство 12 картофелинами, которые меняются каждые 12 дней.
В Австралии запущена электро-силовая установка на основе ореховой скорлупы.
5
ГЛАВА II. Наши исследования
2.1. Исследование напряжения в гальванических элементах из овощей и фруктов
Мы решили провести исследование, чтобы выяснить, какие фрукты и овощи могут быть
использованы в качестве батарейки. Для создания гальванического элемента нам понадобились
различные овощи и фрукты, железные скрепки и гвозди, медная проволока, вольтметр. В
самодельном гальваническом элементе железный гвоздь действует как отрицательный
электрод, а медная проволочка – как положительный. Электролитом (проводящая ток
жидкость) является сок фруктов и овощей. Нами были собраны гальванические элементы из
различных овощей и фруктов: лимона, яблока, груши, апельсина, картошки, лука, свеклы,
помидора. В каждом элементе был сделан замер напряжения с помощью вольтметра. В
результате измерений оказалось, что лимон дает самое высокое напряжение, а лук самое
низкое. Такой овощ, как свекла, вообще не дает напряжение. Самым же неожиданным
оказалось, что обычная картошка тоже дает достаточно высокое напряжение, а также усиление
аромата фруктов, когда в них находятся электроды. (Приложение 4)
2.2. Собственные опыты по созданию фруктовой и овощной батареек
Изучив напряжение, которое дают овощи и фрукты, мы приступил к изготовлению
фруктовых батареек. Для этого приготовили все необходимые материалы и приборы: овощи и
фрукты; кусочки медной проволоки; железные гвозди и скрепки, медные провода с зажимами
на концах; лампочки, нож; вольтметр ; светодиод. Как же изготовить батарейку? Сначала надо
помять лимон и катать его надо до тех пор, пока он не станет мягким. Это делается для того,
чтобы внутри лимона появился сок. Этот шаг очень важен – от него зависит эффективность
нашего эксперимента. С одной стороны вкрутили в лимон гвоздь. С другой – кусочек медной
проволоки. Лимон работает как батарейка: медь – положительный (+) полюс, а гвоздь –
отрицательный (-). Проверив вольтметром, оказалось. что это очень слабый источник энергии.
Чтобы его
усилить, соединили несколько лимонов. Вставили таким же образом железные
гвозди и медные кусочки проволоки в другие лимоны.
соединили лимоны таким образом,
чтобы гвоздь первого лимона подключался к медной проволоке второго и т.д. Чтобы убедиться
в том, что батарея работает,
подключили к ней вольтметр, который показал напряжение
батареи (Приложение 5). Затем
приложили два свободных конца проволок к контактам
светодиода (лампочки), он загорелся. Почему же фруктовые батарейки являются источниками
электрического тока? Оказывается, когда оцинкованный винт вступает в контакт с лимонной
кислотой, начинаются две химические реакции. Одна реакция –окисления. Кислота забирает
атомы цинка с поверхности винта. Электроны уходят с атома цинка, превращая его в +
6
заряженный ион. Заряженные ионы цинка остаются в лимоне. Другая реакция-восстановления.
В ней участвуют ионы водорода, содержащиеся в лимонной кислоте. Ионы водорода
принимают электроны,
освобождающиеся в ходе окислительной реакции с образованием
водорода, который наблюдается в виде пузырьков возле винта. Ионы водорода являются
окислителями, т.к. они принимают электроны. Обе реакции продолжаются до тех пор, пока
винт находится в лимоне и на нем остается цинк. Медь тоже является окислителем, то есть медь
может
притягивать
электроны,
испускаемые
цинком.
Когда
между
электродами
устанавливается с помощью провода электрическая связь, то медь притягивает электроны от
гвоздя и возвращает их в цепь. Движение электронов по цепи-это и есть электрический ток.
Установлено, что электроны движутся от отрицательного полюса к положительному. Поэтому
цинк (источник электронов)-отрицательный полюс, а медь-положительный
.Напряжение
лимонной батарейки вызывается разницей между способностью цинка и меди отдавать
электроны. Создав фруктовые батарейки и выявив принцип их действия, мы сделали вывод, что
необходимым условием их работы является наличие ионов водорода во фруктовых или
овощных соках. Но будет ли гореть лампочка, если источник тока сделать из картофеля? Мы
взяли лампочку на 3,5 В и 0,26 А. Одна картофелина дает напряжение порядка 0,5 В. Значит, от
одной лампочка не загорится. Но мы уже знаем, что если соединить несколько фруктовых или
овощных батареек последовательно, это увеличит напряжение пропорционально количеству
взятых фруктов или овощей. Поэтому в нашем случае необходимо как минимум семь
картофелин. Лампочка все равно не загорелась. Это свидетельствует о том, что токи в такой
цепи очень слабы и недостаточны. Когда заменили лампочку на светодиод (1,5 В), наблюдалось
его свечение. Экспериментируя с разным количеством картофелин, я добился, чтобы светодиод
загорелся. Итак, эксперимент завершился положительным результатом. Мы убедились, что из
фруктов и овощей можно сделать батарейки (Приложение 6).
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работа, которой мы занимались, оказалась очень увлекательной и познавательной. Мы
смогли ответить на все интересовавшие нас вопросы. Доказали на практике возможность
превращения химической энергии в электрическую. Проведенные эксперименты подтвердили
гипотезу о возможности создания источников тока из фруктов и овощей. Такие батарейки
могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии на уроках химии,
физики, в быту (сотовые телефоны, электронные часы, фонарики и др.), а также в качестве
аромаламп. Мы научился определять напряжение внутри сладкой батарейки и силу тока,
7
создаваемую ею. Исследования показали, что лучшими источниками электрического тока
являются лимон, картофель, груша. Мы учились наблюдать, выдвигать гипотезы, проводить
эксперименты, делать выводы. Было очень интересно самим ставить эксперименты, оценивать
получившийся результат. Несмотря на то, что не все эксперименты удалось осуществить,
работа нам очень понравилась и заинтересовала, и мы решили ее продолжить и создать более
мощные батарейки, которые можно будет использовать в практической жизни.
8
Приложения
Приложение I
Приложение II
Определение напряжения на электродах
№
Овощи, фрукты
п/п
Напряжение
(В)
1
Лимон
0,3
2
Картофель
0,25
3
Яблоко
0,2
4
Помидор
0,2
5
Лук репчатый
0,1
6
Свекла
0
Приложение III
Луиджи Гальвани
Алессандро Вольта
9
Приложение IV
10
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1. Энциклопедические словари юного физика и химика - М.: Педагогика, 1991 г.
2. Энциклопедии «История открытий» серии «Росмэн»
3. http://www.wikipedia.org 4. http://dev.planetseed.com/ru/node/28491.
5. http://chemistry-chemists.com/Video/Fruit-battery.html.
6. http://lemonlife.ru/kreativ_iz_limonov/batarejka_iz_limona.
7. http://gadgetforgeek.com.ua/sdelat-gadget-svoimi-rukami-fruktovye-chasy.
11