Jak vyrobit baterii z citronu nebo jablka. Baterie z citronu, jablka, pomeranče, cibule Proč si nevystačíte s jedním párem „měď-hořčík“

MBOU "Střední škola č. 6 v Yurgě"

Rubrika: Svět mých zájmů.

Ovocná baterie.

MBOU SŠ č. 6, student 4. třídy

Vedoucí: Belonosová T.V.

Yurga

2015

l. Úvod.

ll. Hlavní část.

Jak funguje baterie?

Praktické použití baterie Na.

já budu. Závěr.

lV. Bibliografie.

PROTI. Aplikace.

l. Úvod.

M
Tato práce se zrodila z vášně pro knihy a touhy dělat řemesla. O netradičním využití ovoce jsem poprvé četl v knize Nikolaje Nosova. Podle spisovatelova plánu vytvořili Shorty Vintik a Shpuntik, kteří žili v Květinovém městě, auto, které jezdilo na sodu se sirupem.

A pak mě napadlo, možná ovoce také uchovává nějaká tajemství.

Chtěl jsem se o neobvyklých vlastnostech ovoce dozvědět co nejvíce. Vědci tvrdí, že pokud vám doma vypadne proud, můžete si doma na chvíli osvětlit pomocí citronů.

Účel mého výzkumu:

Generování elektrického proudu z ovoce.

Úkoly můžete vidět na snímku.

1. Seznamte se s principem provozu na baterie.

2. Vytvořte ovocné baterie.

3. Experimentálně určete napětí takových baterií.

4. Zkuste rozsvítit žárovku pomocí ovocné baterie.

Předmět studia: příjem elektrického proudu.

Předmět studia: ovocné baterie.

G
hypotéza:

Jsou ovoce zdrojem elektrického proudu? Je možné vyrobit baterii z ovoce?

ll. Hlavní část.

Jak funguje baterie?

Nejprve zjistíme, co je elektrický proud. Elektrický proud je pohyb elektricky nabitých částic. Rozhodl jsem se zjistit, jak funguje běžná baterie. Baterii jsem sám nerozebíral, použil jsem encyklopedii. Jakákoli baterie nebo akumulátor jsou dvě kovové desky umístěné ve speciální chemické látce - elektrolytu. Jedna deska je připojena ke svorce „+“, druhá ke svorce „-“.

baterie je pohodlné úložiště elektřiny, které lze použít k napájení přenosných zařízení. Některé baterie jsou na jedno použití, jiné lze dobíjet. Baterie se dodávají v různých tvarech a velikostech. Některé jsou malé, jako tablet. Některé mají velikost ledničky. Všechny ale fungují na stejném principu. Vytvářejí elektrický náboj jako výsledek reakce mezi dvěma chemikáliemi, při které dochází k přenosu elektronů z jedné z nich na druhou.

Elektrody jsou zinek (galvanizovaný plech) a měď (měděný drát) a elektrolyt je roztok solí a kyselin. Dva kovy ponořené do roztoku vstoupí do chemické reakce a vznikne elektrický proud.

První zdroj elektrického proudu vynalezl náhodou, na konci 17. století, italský vědec Luigi Galvani (ve skutečnosti nebylo cílem Galvaniho experimentů hledat nové zdroje energie, ale studovat reakci pokusná zvířata na různé vnější vlivy). Fenomén generování a toku proudu byl objeven, když byly k žabímu svalu nohy připevněny proužky dvou různých kovů.

Galvaniho experimenty se staly základem pro výzkum dalšího italského vědce Alessandra Volty. Před 200 lety formuloval hlavní myšlenku vynálezu.

Úplně první baterie, vynalezená před 200 lety, byla poháněna ovocnou šťávou.

Alessandro Volta učinil objev v roce 1800 sestavením jednoduchého zařízení ze dvou kovových plátů (zinku a mědi) a koženého mezikusu mezi nimi namočeného v citronové šťávě.

Alessandro Volta objevil, že mezi deskami vzniká potenciální rozdíl. Po tomto vědci byla pojmenována jednotka měření napětí a jeho ovocný zdroj energie se stal předchůdcem všech moderních baterií, které se dnes na počest Luigiho Galvaniho nazývají galvanické články.

Viděl jsem na internetu fotografii zobrazující zařízení, které si můžete sestavit vlastníma rukama. Jedná se o elektronické hodinky, které místo baterie používají ovoce.

Provedl jsem průzkum mezi studenty ve své třídě, abych zjistil, co vědí o bateriích a existenci ovocné baterie.

Co je v baterii?

Na základě výsledků dotazníku mohu dojít k závěru, že: kluci vědí, co je uvnitř baterie a jak to funguje. A kluci slyšeli o ovocné baterii. (Obr. 1)

Ovocná šťáva je ve svém složení slabá kyselina, takže pokud do ovoce vložíte 2 elektrody: jednu měděnou a druhou zinkovou, pak mezi elektrodami poteče slabý proud, dostatečný k napájení hodinek. Ale nejsem zvyklý brát jeho slovo, tak jsem se rozhodl osobně ověřit, zda je to pravda nebo ne.

Pokuste se vytvořit baterie.

K vytvoření ovocných baterií jsem potřeboval:

M materiály:

Pozinkovaný plech

Multimetr je zařízení pro měření proudu a napětí.

4.Ovoce.

Začínám měřit proud v ovoci.

S pomocí mého táty jsem vyrobil galvanické články z hrušky, jablka a citronu. Každý prvek byl měřen multimetrem. (obr.2)

Překvapilo nás, že citron, hrušky a jablka dodávají elektřinu! Výsledky měření napětí jsem zapsal do tabulky. (obr. 3)

Zjistil jsem, že běžná AA baterie produkuje 1,5V.

Tak, Hypotéza byla potvrzena: různé plody dávají různé síly proudu.

PROTI. Aplikace.

Obrázek 1.

Dotazník.

Co je v baterii?

Všichni kluci odpověděli na tuto otázku - ano.

Existují ovocné baterie?

Obrázek 2

Vezmeme hrušku, na jednu stranu vložíme měděný drát a na druhou zinkovou destičku.

Baterie je připravena, změřte napětí.

Vezmeme jablko, na jednu stranu vložíme měděný drát a na druhou zinkovou destičku. Baterie je připravena, změřte napětí.

Vezmeme citron, na jednu stranu vložíme měděný drát a na druhou zinkovou destičku. Baterie je připravena, změřte napětí.

Běžná AA baterie poskytuje napětí 1,5 V.

Obrázek 3

Výsledky měření napětí.

Ovoce

Napětí, V

Hruška

0.90

Jablko

0.87

Citrón

0.90

Obrázek 4.

Vzali jsme malou LED žárovku. Připojili jsme to k citronovým kontaktům.

Moje modrá LED začne svítit!

Pro milovníky všech druhů experimentů a experimentů nabízíme neobvyklý nápad - zkuste si postavit primitivní baterii z kyselých citronů vlastníma rukama. Utrácíme spoustu peněz za baterie, akumulátory pro napájení telefonů, hodinek, hraček, aniž bychom si mysleli, že jsme obklopeni spoustou levných zdrojů energie, ze kterých si vlastníma rukama sestavíme ekonomický a jednoduchý galvanický článek. kdykoliv. Ani si nedokážeme představit, kolik zajímavých věcí nás obklopuje!

K provedení pokusu budeme potřebovat, jak jsem uvedl výše, citrony (8 kusů), 9 tenkých drátků se svorkami, 8 malých kousků měděného drátu a stejný počet pozinkovaných hřebíků, hodinky s baterií a samozřejmě , voltmetr pro testování schopností (napětí) námi vyrobené baterie.

Když citrony lehce prohněteme v rukou, zapíchneme do každého z nich kousek měděného drátu a jeden pozinkovaný hřebík. Vezmeme hodinky, vyjmeme z nich baterii a pomocí vodičů vytvoříme elektrický obvod, jako na obrázku. Volné konce vodičů z prvního a osmého citronu připojíme k hodinám v místech, kde se dříve nacházela baterie, čímž vznikne uzavřený obvod. Na konci experimentu uvidíme, jak jdou hodiny. Připojením konců vodičů k voltmetru můžeme pozorovat napětí 0,49 V.

Je snadné vysvětlit, jak naše ovocná baterie funguje. Když se měď a zinek dostanou do kontaktu s kyselinou citrónovou, dojde k chemické reakci, v jejímž důsledku se měď nabije kladně a zinek záporně. Když se pomocí měděného drátu a malých pozinkovaných hřebíků vytvoří uzavřený okruh, začne fungovat elektrický proud. Zinek (zdroj elektronů) je záporný pól ovocná baterie, měď – pozitivní. Napětí v bateriích souvisí se schopností zinku a mědi odevzdávat elektrony. Elektrický proud závisí na počtu elektronů uvolněných během chemické reakce.

Pokud nemáte doma citrony, můžete jako hlavní materiál pro experiment použít jakékoli jiné citrusové plody, kiwi, banány, jablka, hrušky, brambory, rajčata, okurky a cibuli. Tato zelenina a ovoce mohou také fungovat jako baterie, i když jejich napětí se bude mírně lišit od zdroje proudu citronu. Hruška dá nejvyšší napětí a kiwi nejnižší. Elektrické vlastnosti vytvářených baterií jsou ovlivněny kyselostí použitých produktů. Zapojením více ovocných baterií do série docílíme zvýšení napětí úměrného počtu použitých plodů.

Pár měď a zinek lze nahradit jinými součástmi, například mědí a hliníkem, hliníkem a zinkem. Je pravda, že v druhém případě se baterie ukáže být poněkud slabší než „původní“ citronová.

Výše popsaný experiment je přímým potvrzením toho, že lidé mohou volně používat přírodní, obnovitelné materiály k uspokojení svých energetických potřeb. Řada společností v průmyslovém měřítku již začala vytvářet neobvyklé baterie pomocí zpracovaných produktů z banánů a pomerančových slupek. Společnost Sony nedávno představila veřejnosti baterii, ve které byla místo elektrolytu použita ovocná šťáva. Naplněním baterie 8 ml šťávy můžete napájet malou přenosnou elektroniku po dobu jedné hodiny. Vědci z Velké Británie vytvořili podobnou verzi baterie pro počítač s nízkou spotřebou s procesorem IPte1 386 Experimentálně bylo prokázáno, že 12 brambor se může stát plnohodnotným zdrojem energie pro počítač na 12 dní.

Rastegaev Daniil, student 9. třídy, Městský vzdělávací ústav-střední škola č. 9, Atkarsk

Výzkumný projekt určuje možnosti využití citronu jako zdroje proudu. Vypočítá se jeho měrný odpor a účinnost.

Stažení:

Náhled:

Studium vlastností citronu jako zdroje proudu

Rastegajev Daniil,

žák 9. třídy

Městská střední škola č. 9, Atkarsk

Úvod.

Využívání elektrické energie v současné době velmi úzce souvisí s komfortem lidského života v moderním světě. Zásoby tradičních přírodních paliv (ropa, uhlí, plyn atd.) jsou přitom konečné. Jsou zde také omezené zásoby jaderného paliva - uranu a thoria, ze kterého lze plutonium vyrábět v množivých reaktorech. Zásoby termojaderného paliva - vodíku - jsou prakticky nevyčerpatelné, ale řízené termojaderné reakce ještě nejsou zvládnuty a není známo, kdy budou využity pro průmyslovou výrobu energie v čisté formě. Lidstvo hledá alternativní zdroje elektrického proudu: vítr, geotermální vody, přílivová energie. Nebo možná současné zdroje vytvořila sama příroda? A my pro ně jen musíme najít využití.

V této práci je zkoumán jeden z těchto zdrojů.

Cíl projektu:

Prozkoumejte vlastnosti citronu jako zdroje proudu.

úkoly:

Seznamte se s pojmy EMF a vnitřní odpor.
Prostudujte si Ohmův zákon pro úplný obvod.
Vysvětlete procesy probíhající v citronu, který se používá jako zdroj proudu.
Experimentálně určete emf a vnitřní odpor citronu, vypočítejte měrný odpor citronu a sílu citronu jako zdroje proudu.
Zvažte možnost využití tohoto zdroje proudu pro praktické účely.

EMF aktuálního zdroje.

Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic. Pro získání elektrického proudu ve vodiči je nutné v něm vytvořit elektrické pole. Ve vodičích vzniká elektrické pole, které může být dlouhodobě udržováno zdroji elektrického proudu. Existují různé typy zdrojů proudu:

mechanický (elektroforický stroj);
tepelný (termoprvek);
světlo (fotobuňka);
chemický (galvanický článek).

Existují různé zdroje proudu, ale v každém z nich se pracuje na oddělení kladně a záporně nabitých částic. Jakékoli síly působící na elektricky nabité částice, s výjimkou Coulombových sil, se nazývají vnější síly. Uvnitř zdroje proudu se náboje pohybují pod vlivem vnějších sil a ve zbytku obvodu - pod vlivem elektrického pole. Charakter vnějších sil může být různý.

Působení vnějších sil je charakterizováno důležitou fyzikální veličinou zvanou elektromotorická síla (EMF).

Citron je galvanický prvek.

Citron je malý stálezelený ovocný strom až 5-8 m vysoký, s rozložitou nebo pyramidovou korunou. Jsou zde stromy staré 45 let.

Plody citronu obsahují kyselinu citronovou (C 6H807 ). Látka je v přírodě extrémně běžná: nachází se v lesních plodech, citrusových plodech, jehličí, stonkách chřestu, zejména v citronové trávě čínské a nezralých citronech.

Kyselina citronová byla poprvé izolována v roce 1784 ze šťávy z nezralých citronů švédským lékárníkem Carlem Scheelem.

V citronu, stejně jako v galvanickém článku, je povaha vnějších sil chemická. V důsledku chemické reakce se zinek rozpouští v kyselině citrónové. Kladně nabité ionty zinku přecházejí do roztoku a samotná zinková deska se nabije záporně. Měděná deska se kladně nabije, když se na ní usazují ionty zinku. (viz příloha 1)

Pro provádění měření a experimentů sestavíme elektrický obvod podle schématu:

Ohmův zákon pro úplný obvod.

Uvažujme elektrický obvod pro náš experiment.

Aktuální zdroj má emfɛ a odpor r. Odpor zdroje proudu se často nazývá vnitřní odpor, odpor vnější části obvodu se označuje R.

Georg Simon Ohm (16. března 1787 – 6. července 1854) - slavný německý fyzik. Ohmovy nejslavnější práce se zabývaly otázkami průchodu elektrického proudu a vedly ke slavnému „Ohmovu zákonu“, který uvádí odpor obvodu elektrického proudu, vnitřní odpor a emf zdroje proudu a sílu proudu.

Ohmův zákon pro úplný obvod:

Síla proudu v elektrickém obvodu je přímo úměrná elektromotorické síle zdroje proudu a nepřímo úměrná součtu elektrických odporů vnější a vnitřní části obvodu.

Výsledky experimentu.

Sestavme experimentální obvod, abychom získali potřebná data. (viz příloha 2)

Změřme emf citronu:ɛ = 0,95 V

Změřme proud a napětí v části obvodu při různých vnějších odporech.

U 1 = 0,515 V U 2 = 0,586 V

Ii = 196 uA I2 = 160 uA

R 1 = 2 kOhm R 2 = 3 kOhm

Pomocí Ohmova zákona byl vypočten vnitřní odpor citronu pro celý obvod: r = 2,1 kOhm. (viz příloha 3)

Změřme zkratový proud na citronu: I zkrat = 460 uA. Zkratový proud má maximální hodnotu, když je vnější odpor obvodu R→0.

Pomocí získaných měření jsme vypočítali měrný odpor citronu ƍ=69*10 6 Ohm*mm 2 /m (viz příloha 3)

Zjišťovali jsme také účinnost a sílu citronu jako zdroje proudu

P=108,3*10-6 W

Ƞ= 60 %

Navzdory poměrně vysoké hodnotě účinnosti je síla citronu jako zdroje proudu velmi malá.

Zkusili jsme použít citron jako zdroj proudu. Sestavili jsme elektrický obvod z několika sériově zapojených citronů a diody. Několik sériově zapojených citronů slouží jako baterie galvanických článků. Při sériovém zapojení zůstává proud dodávaný takovým zdrojem nezměněn a napětí se rovná součtu napětí na svorkách jednotlivých zdrojů. S 5 citrony zapojenými do série jsme byli schopni rozsvítit dvě LED.

Závěr.

Citron je galvanický článek, ve kterém působí chemické vnější síly.
Citron lze použít jako zdroj elektrického proudu.
Pro domácí účely nelze citron použít jako zdroj proudu, protože proud produkovaný citronem je řádově několik desítek mikroampérů a má velmi vysoký vnitřní odpor.

Seznam referencí a dalších zdrojů:

A.V. Peryshkinova fyzika 8. třída. M: "Drop" 2009
G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky Physics 10th class, M: "Enlightenment" 2007
M.N. Alekseeva Fyzika - pro mladé lidi. M: "Osvícení" 1980.
I.G. Kirillova Kniha pro čtení o fyzice. M: "Osvícení" 1986.
http://ru.wikipedia.org

Příloha 1

Dodatek 2

Dodatek 3

Vypočítali jsme, že vnitřní odpor citronu je r = 2,1 kOhm.

Vypočítali jsme, že délka mezi deskami l = 3,8 cm = 0,038 m.

Určení plochy desek a= 39 mm b= 32 mm S=ab= 1248 mm 2

Nyní zjistíme odpor citronu pomocí vzorce:

Přírodní baterie elektrické energie, baterie vyrobené z ovoce - je to možné? Pokusme se tento problém vyřešit v naší laboratoři.

Nutno podotknout, že tento experiment je dobrý pro svou jednoduchost a přehlednost. Dá se využít jak pro školní přírodovědný projekt (zejména přidáním teoretické části), tak i jako forma zábavy při dobré prezentaci například pro přátele. Tato zkušenost je skvělá, pokud se rozhodnete strávit se svým dítětem kvalitní čas – zábavný i vzdělávací!

V předchozím článku o jsme se trochu dotkli historie vzniku baterie, zjistili, odkud se v ní bere elektřina, a podívali se na procesy probíhající v galvanickém článku. A neuvěřitelně užitečná metoda porozumění světu kolem nás s názvem "Co je uvnitř?" nám pomohl zjistit, z čeho je baterie vyrobena. Pravda, museli jsme rozbít několik galvanických článků, ale v tomto článku, slibuji, nic nerozbijeme. Stačí vytvořit!

Co k tomu potřebujeme? Jak jsme již zjistili, každý galvanický článek se skládá z elektrod a elektrolytu. Podle tradice nepoužijeme žádné exotické nebo těžko dostupné materiály. Pokud chcete experiment zopakovat, budete potřebovat následující:

Zelenina nebo ovoce, které máte po ruce. Jen neříkej svému okolí, na co je potřebuješ, jinak až budeš příště chtít řekněme pomeranč, tak ti ho nedají - řeknou, že zase přeneseš jídlo :) Oni bude v naší várce baterií hrát roli elektrolytu (nebo spíše v nich obsažené ovocné šťávy, která díky ovocným kyselinám funguje jako iontoměničové médium).
Železné a pozinkované hřebíky. Pokud nemáte pozinkované hřebíky, můžete použít kousky pozinkovaného plechu. Pokud po předchozím článku o designu baterií stále máte zinkové pouzdro, je čas jej vyjmout z cenné krabice. Jak jste pochopili, to vše bude fungovat jako elektrody.
Několik drátů. Vzal jsem několik jader z vícežilového krouceného párového kabelu. Potřebujeme dráty, abychom mohli uspořádat elektrický obvod - samotný most, po kterém elektrony přecházejí z jedné elektrody na druhou.
A samozřejmě budeme potřebovat současného spotřebitele – proč potřebujeme elektřinu, když ji nemáme kde utratit. Jako spotřebitel byste měli používat něco s nízkou spotřebou: například kalkulačku nebo LED. Neměli byste si brát nic výkonnějšího, například žárovku. I když, poslední poznámku lze zanedbat, pokud máte před domem zaparkovaný náklaďák s citrony.

Rozložíme komponenty na náš laboratorní stůl.

Konce vodičů odizolujeme.

Začneme ponořovat elektrody do elektrolytu. Zjednodušeně řečeno zapíchejte hřebíky a talíře do připravených zásob jídla. První elektroda...

... a pak další.

Na konce elektrod připevníme dráty.

Galvanický článek je připraven! Půlka citronu ukazuje téměř půl voltu.

Po dokončení všech výše uvedených postupů s jablkem vidíme, že galvanický článek z tohoto ovoce produkuje podobné napětí.

Oranžová poskytuje podobné napětí.

Cibule ale překvapila. Ukázalo se, že je to vysokonapěťová baterie :)

Nyní se podívejme, čeho všeho jsou tito naši ovocno-električtí bratři schopni. Každý z těchto prvků je samozřejmě schopen jen málo. Třeba jen demonstrovat voltmetrem, že skutečně vyrábějí elektřinu. Mnohem efektivnější by byla ukázka fungování současných spotřebitelů z našich ovocných baterií. Jak jsem již poznamenal, napětí produkované samostatným ovocným galvanickým článkem nebude stačit k napájení ani malých spotřebičů proudu. Proto musíme zvýšit napětí. Toho lze dosáhnout zapojením více galvanických článků do sériového obvodu, tzn. takhle:

Po zapojení všech našich galvanických prvků do baterie již dostáváme celkem solidní napětí.

Zkusme zapojit LED (při zapojování je třeba dodržet polaritu)... Svítí!!!

Dokonce i stará kalkulačka, o které jsem už dávno přestal uvažovat, že bude fungovat, začala fungovat z ovocné baterie!

No, zážitek se vydařil! Jak vidíte, ovocná baterie je docela možná. Samozřejmě to nelze považovat za seriózní zdroj síly. Ale jako vynikající vizuální materiál o povaze elektřiny, který pro nezasvěcené může vypadat i trochu mysticky, je to docela dost!

Hodně štěstí ve vašich experimentech!