Удивительные батарейки

Проектно – исследовательская работа

Удивительные батарейки.

Выполнили: ученицы 10 класса

Милютина Юлия, Малинова Татьяна

             МОУСОШ №3

Руководитель:  учитель физики

Захарченко И.Н.

2014 г.Котово

Содержание.

1. Цели и задачи работы.
2. История открытия электрического явления.
3. Опыты Гальвани.
4. Человек и электричество.
5. Животные и электричество.
6. Птицы и электричество.
7. Рыбы и электричество.
8. Исследовательская часть.

     9. Выводы

     10. Заключение.

     11.Литература.

Цели и задачи работы.

Целью -теоретически и экспериментально исследовать возникновение электричества в живой природе.

Задачи:

• Установить факторы и условия, способствующие возникновению электричества в живой природе.
• Установить характер воздействия электричества на живые организмы.
• Сформулировать направления полезного использования получившихся результатов.

История открытия электрического явления

   Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н.э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретет свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги.В середине XVII века Отто фон Герике разработал электрическую машину трения. Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов, а в 1729 году английский ученый Стивен Грей обнаружил разделение тел на проводники электрического тока и изоляторы. Вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, пришел к выводу, что электрические явления обусловлены разделением на положительный и отрицательный заряд тел. Тела при трении друг о друга вызывают электризацию этих тел, то есть электризация – это накопление на теле заряда одного типа, причем заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным). В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведенные Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шелк, а другой – при трении смолы о шерсть. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввел немецкий естествоиспытатель Георг Кристоф. Первым количественным исследователем был закон взаимодействия зарядов, экспериментально установленный в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов.

Опыты Гальвани

  Пионером исследования роли электрического поля в живом организме явился профессор анатомии из Болонского университета Луиджи Гальвани. В конце 1780 года Л.Гальвани занимался в своей лаборатории изучением нервной системы отпрепарированных лягушек.

     Совершенно случайно получилось так, что в той же комнате работал и его приятель-физик, производивший опыты с электричеством. Одну из препарированных лягушек Гальвани положил на стол, на котором стояла электрическая машина и каждый раз, когда машина давала разряд, мышца лягушки сокращалась.

     В это время в комнату вошла жена Гальвани. Ее взору предстала жуткая картина: при искрах в электрической машине лапки мертвой лягушки, прикасавшиеся к железному предмету (скальпелю), дергались.

     Он решил, что все дело в электрических искрах. Чтобы получить более сильный эффект, он во время грозы вывесил на балкон несколько отпрепарированных лягушачьих лапок на медных проволочках. Однако молнии – гигантские электрические разряды никак не повлияли на поведение отпрепарированных лягушек. Что не удалось молнии, сделал ветер. При порывах ветра лягушачьи лапки раскачивались и иногда касались железных прутьев балкона. Как только это случилось, лапки дергались. Гальвани, однако, отнес явление все-таки на счет грозовых электрических разрядов.

После всех этих экспериментов Гальвани пришел к выводу, что если нерв и мышца лежат на одинаковых металлических пластинах, то замыкание пластин проволокой не дает никакого эффекта. Но если пластины изготовлены из разных металлов, их замыкание сопровождается мышечным сокращением.

Человек и электричество
   Человеческое тело - проводник электричества. Если его изолировать от земли и зарядить, то заряд располагается исключительно по поверхности тела, поэтому заряжение до сравнительно высокого потенциала не влияет на нервную систему, так как нервные волокна находятся под кожей. Влияние электрического заряда на нервную систему сказывается в момент разряда, при котором происходит перераспределение зарядов на теле. Это перераспределение представляет собой кратковременный электрический ток, проходящий не по поверхности, а внутри организма.
   Если положение человека таково, что его тело находится в соседстве с заземленным проводником ,то электроемкость его равна приблизительно 30 см. Это значит, что электроемкость человеческого тела при указанных условиях равна емкости шарообразного проводника радиуса 30 см.
    Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей - нервные волокна, поэтому электрический ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему.
При проверке качества батарейки от карманного фонарика иногда прикасаются языком к металлическим пластинам. Если язык ощущает горьковатый привкус, то батарейка хорошая.
   Слюна человека содержит в незначительном количестве различные органические соли (натрия, калия, кальция и др.). Когда через слюну проходит электрический ток, эти соли подвергаются электролизу, на полюсах батарейки выделяются их составные части и язык ощущает горьковатый привкус.

                    Животные и электричество.

  Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.

   Гальвани делал следующий опыт. Соединив две проволоки из различных металлов, он концом одной из них касался лапки свежепрепарированной лягушки, а концом другой - поясничных нервов; при этом мускулы лапки судорожно сокращались. Объяснить это можно тем, что ток, возникающий при замыкании цепи, раздражает нервные окончания лягушки.

Птицы и электричество.

   Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи?

Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна. Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током
Это случается, когда они, сидя на проводе линии электропередачи, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.

 Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток? При включении высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряиз-за наличия которого перья птицы расходятся, соединенного с электростатической машиной. Это действие статического заряда и побуждает птицу слететь с провода.

Рыбы и электричество.

Рыбы используют разряды:

1.чтобы освещать свой путь;

            2.для защиты, нападения и оглушения жертвы;

            3. передают сигналы друг другу.
  Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи.

 Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Он может произвести удар мощностью больше чем в 500 вольт!

У электрического угря, обитающего в водах тропической Америки, насчитывается до 8 тысяч пластинок, отделенных одна от другой студенистым веществом. К каждой пластинке подходит нерв, идущий от спинного мозга. С точки зрения физики эти приспособления представляют своего рода систему конденсаторов большой емкости. Угорь, накапливая электрическую энергию в этих конденсаторах и по своему усмотрению разряжая ее через тело, прикасающееся к нему, производит электрические удары, чрезвычайно чувствительные для человека и смертельные для мелких животных. Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Он может произвести удар мощностью больше чем в 500 вольт!

Исследовательская часть.

       Эксперимент 1:  При трении многих тел о мех наблюдается электризация. Мы задались  целью выяснить, чей мех электризуется больше. Мы просушили шерсть котёнка и собаки (электризация существенно ослабляется при большой влажности). Затем натирали  расчёску по очереди о шерсть каждого животного одинаковое количество раз  подносили её к гильзе из фольги, подвешенной на нити, и измеряли угол отклонения от вертикали.

Вывод:

Чем жестче шерсть, тем лучше способность электризовать другие тела. Возможно, и кошачья шерсть обладает хорошими свойствами электризовать..

Эксперимент 2

        Создание фруктовых и овощных источников тока

Для создания фруктовых батареек нам понадобились:
- Фрукты и овощи
- Медная проволока
- Медные пластины
- Амперметр-прибор для измерения силы тока и напряжения.
Воткнем в лимон в медную пластину, обмотанную медной проволокой. Еще одну проволоку просто воткнем в лимон. Свободные концы проводов соединим с амперметром. Он регистрирует напряжение 0,5 В. Значит лимон может выполнять роль источника тока.
Затем мы провели опыты с киви,  картофелем, луковицей, яблоком, апельсином. Эти фрукты и овощи также могут «работать» как батарейки.

Результаты измерений напряжения мы занесли в таблицу.

Измерения показали, что самое высокое напряжение дает картофель сырой, самое низкое – киви.
 Выводы:

1. Фруктовые батарейки дают очень слабый ток в цепи
2. Значение силы тока зависит от кислотности продукта. Чем больше кислотность, тем больше сила тока.
3. При одинаковой кислотности значения сил тока различаются, значит сила тока зависит еще от каких-то факторов

4. Фрукты  и овощи могут служить источниками тока, если ввести в них медный и    цинковый электроды.

5. Величина тока не зависит от  размера фрукта или овоща , а определяется наличием в нем растворов минеральных солей, видом электродов.

6. Проводимость электрического тока зависит от однородности овощей и фруктов.

Заключение.

    Конечно, электрическая энергия растений и животных, в настоящее время не могут заменить полноценные мощные источники энергии. Однако и недооценивать их не стоит.         

    С развитием современных нанотехнологий и энергосберегающих решений  наука может дойти до такого совершенства, когда например, миниатюрные системы можно будет годами питать, просто воткнув их в ствол. Начало уже положено, а будущее – за нашим молодым поколением, которому предстоит стать разработчиками новейших технологий и производств, направленных на развитие экономики страны.