Исследовательская работа "Природное электричество"

 «ПРИРОДНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО»

Автор:

Акушин Захар

Ученик 7 класса

МКОУ «Вихоревская СОШ № 10»

Руководитель:

Вольных Ольга Михайловна

Учитель физики

МКОУ «Вихоревская СОШ № 10»

2019г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………3

ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ……………………………………………..5

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО…………………………………………………………………………...5

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА………………………………………………...6

ЭКСПЕРИМЕНТ №1…………………………………………………………………………8

ЭКСПЕРИМЕНТ №2…………………………………………………………………………8

ЭКСПЕРИМЕНТ №3…………………………………………………………………………8

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ………………………………………………………………..9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………...10

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………...…11

ВВЕДЕНИЕ

Тема исследования «Природное электричество»

Проблема (идея) проекта.

Не все мои одноклассники знают о существовании природного электричества.  Идея проекта была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества, найти альтернативные источники энергии, которые не загрязняют окружающую среду.

Целью работы: выявление различных способов получения электроэнергии и экспериментальное подтверждение некоторых из них.

Гипотеза: если электростанции получают электрический ток, используя природные ресурсы,  то возможно ли получение тока с помощью других необычных источников тока, а именно, что различные фрукты и овощи могут служить источниками электричества

Задачи:

•        изучить литературу по данной теме

•        найти из научных источников историю открытия электричества

•        узнать, что такое природное электричество

•        изучить правила безопасности связанные с использованием электричества

•        провести эксперимент по получению электричества из овощей фруктов в домашних условиях.

Вид проекта:

•        по содержанию: исследовательский

•        по комплектности: межпредметный

•        по количеству участников: индивидуальный

•        по продолжительности: краткосрочный.

Гипотеза:

Так как в овощах и фруктах много сока, а он представляет собой кислоту (такую же, как в обычных батарейках и аккумуляторах), то воткнув в них металлические пластины можно получить электричество.

Сроки реализации. Исследовательский проект реализуется в период с 15.02.2018 года по 15.03.2019 года.

Ожидаемый результат в рамках исследовательского проекта:

•        Я больше узнаю о природном электричестве.

•        Познакомлю одноклассников с историй возникновения электричества, раскрою возможности природного электричества,

•        Сделаю  выводы по данной теме.

•        Попробую сам выполнить все эксперименты, соблюдая технику безопасности.

Перспектива

•        Изучение научной литературы

•        Изучение данной темы позволит больше узнать об окружающем нас мире.

Этапы  работы над проектом

1. Подготовительный: - выбор темы и её конкретизация (актуальность - определение целей и формулировка задач).
2. Поисково-исследовательский: - коррекция сроков и графиков - проведение поисково-исследовательской деятельности.
3. Трансляционно - оформительный: - работа над презентацией - оформление проекта - предзащита проекта
4. Доработка проекта с учетом замечаний и предложений: - написание сценария защиты проекта - подготовка к публикации проекта.

Заключительный:  защита проекта

Практическая значимость данного исследования заключается в использовании данного материала на уроках физики,   кружке лего-конструировании.

Методы исследования: 

Поиск достоверных источников информации с помощью  книг, использование компьютерных технологий.

В наше время людям  требуется всё больше и больше энергии, поскольку они придумывают всё больше и больше новых изобретений, для которых требуется энергия.

Энергетика зародилась много миллионов лет назад, когда люди научились добывать огонь: они охотились с помощью огня, получали свет и тепло, и он служил источником радости и оптимизма на протяжении многих лет.

Взаимоотношения человека и природы очень сложные и напряжённые. Люди ощущают, как меняется  климат земли, меньше остаётся чистых, нетронутых лесов, озёр и рек. Тяжело дышится от выхлопных газов на улицах наших городов и посёлков. Мы постоянно слышим об озоновых дырах, о загрязнении мирового океана, о страшных последствиях радиационных катастроф. Природа обречена. Через 3-4 поколения человечеству предстоит жить в мире, в котором природа будет на задворках. Атмосфера загрязнится до недопустимых для человека норм, а это запрограммировано в нашем сегодняшнем образе жизни и мышлении.

Люди встревожены и понимают, что природа не безгранична. Мы поднимаем и бьём тревогу, потому что в отношении с природой человек переступил нравственный рубеж. Экологические проблемы можно решить всем миром, постепенно формируя экологическую культуру, новое экологическое мышление жителей сёл и городов.

Экологические чистые источники энергии - это источники, которые не наносят вред окружающей среде. К ним относятся источники с использованием солнечной энергии, энергии ветра, воды, земли гейзеров. Эта тема важна по многим причинам. Основным энергоносителем XIX века являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы и вредных газов. Развитие научно-технического прогресса привело к изменению энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, городов и других населенных пунктов. Значительно возросла доля таких энергоносителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако их ресурсы не беспредельны, что накладывает на человечество обязанность поиска новых альтернативных источников энергии.

На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем использование  альтернативной  энергии не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Человеческая изобретательность не знает границ. Ученые предлагают необычные источники энергии, которые помогут в будущем решить и энергетические и экологические проблемы Земли.

Традиционные виды альтернативной энергии - это энергия Солнца и ветра, энергия морских волн, приливов и отливов. Есть проекты преобразования в электроэнергию газа, выделяющегося на мусорных свалках, а также из навоза на звероводческих фермах. Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. В Солнце сосредоточено 99, 886% всей массы солнечной системы. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235 .

1.        ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ

Открытие электричества можно отнести к периоду: конец 19 - начало 20 века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга, при этом в воздухе возникают искры и треск.

2.        ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Электричество – вид энергии, которая переносится крошечными частицами – электронами. Энергия - это сила, способная выполнять какую-нибудь работу. Электричество легко превращается в другие формы, например, в свет или тепло. Его можно без труда передавать по проводам. Электричество приносит нам тепло и свет, на нем работают разнообразные машины, в том числе компьютеры и планшеты.

Получают электричество на специальных станциях. Оно может возникать из солнечной энергии, падающей воды, специальных устройств - генераторов, либо получаться при возникновении какой-либо химической реакции.

3.        ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

Существуют различные виды источников тока:

УГОЛЬ И НЕФТЬ

Уголь – это окаменевшие остатки растительности, которая покрывала нашу планету десятки миллионов лет назад. Нефть образовалась из остатков древнейших морских организмов. Нефть и уголь сжигают, чтобы получить энергию, которая приводит в движение разную технику.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Энергию ветра используют уже тысячи лет. Ветер гнал по волнам парусные корабли. Ветряные мельницы мололи зерно и перекачивали воду. Сейчас ветряные станции вырабатывают электричество в отличие от тепловых электростанций, где сжигаются нефть и уголь, ветряные станции не загрязняют воздух.

Ветер приводит в движение лопасти, которые вращают турбогенератор, вырабатывающие электричество. Затем электроэнергия по кабелю передается потребителям.

ЭНЕРГИЯ ВОДЫ

В старину на многих реках стояли водяные мельницы. Вода вращала колесо и молола зерно. Сегодня на реках строят большие гидроэлектростанции с мощными турбогенераторами. Реки перекрывают плотинами, чтобы создать запас воды для электростанций.

Потоки воды устремляются через специальные стоки в плотине и вращают лопасти турбогенераторов. Электроэнергия передается по силовым кабелям.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Благодаря солнцу, мы получаем огромное количество энергии. Она используется для получения электричества и для обогрева. Солнце – неиссякаемый источник энергии: когда в недрах нашей планеты не останется ни нефти, ни угля, солнце по-прежнему будет сиять над землей.

Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. А солнечные водонагреватели обеспечивают дом горячей водой.

БИОРЕАКТОР

При гниении бытовых отходов выделяется газ, который называется «метан». Этот газ загрязняет воздух, однако его можно собирать, а затем сжигать на тепловых электростанциях также, как уголь и нефть. Такие электростанции называются «биореакторы».

Человек производит так много мусора, что рядом с некоторыми большими городами не хватает места для мусорных свалок. В биореакторах мусор разлагается гораздо быстрее – значит, понадобится меньше свалок.

Электричество в природе.

Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б. Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.

Значение электричества в природе, как и в жизни человека огромно.

Например: природное явление.

Вспышка молнии – огромная искра мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электролизуются в положительные заряды скапливаются в верхней части тучи, отрицательные – в нижней. Между тучей и землёй, заряжённой положительно, создаётся электрическое поле. Его напряжение возрастает и разряжается молнией.

Например: рыбы.

Электрические скаты используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Рыба имеет  специальный электрический орган. Он накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшись к такой рыбе. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше рыба, тем сила тока больше.

Например: насекомые.

Пчёлы – во время полёта накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчёл.

Мне стало интересно, может ли возникнуть природное электричество в растениях.  Я стал собирать информацию на эту тему:  посещал школьную библиотеку, читал научные статьи по данной теме.

Вот что я узнал:

•        Чем больше сока в овоще или фрукте, тем больше электричества из них можно получить.

•        Для получения электричества, лучше всего использовать медь и цинк.

Эксперимент №1.

Для проведения опыта понадобится: 2 лимона, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Описание опыта. Сначала я разложил всё, что нам понадобится:

цинковые и медные электроды, провода, лимоны, картошка, инструменты, лампочка.

Далее я соединил цинковые и медные электроды проводами.

После этого, я воткнул медные и цинковые электроды в лимоны, и лампочка загорелась. Из проделанного опыта мы видим, что лимон работает, как батарейка: медный электрод - положительный (+), а цинковый электрод – отрицательный (-). К сожалению это очень слабый источник энергии.

Гипотеза: если увеличить количество лимонов, увеличится источник энергии.

Эксперимент №2

Для проведения опыта понадобится: 2 картофеля, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Я соединил цинковые и медные электроды проводами. Вставил  медные и цинковые электроды в картофель, и лампочка загорелась.

Вывод: в картофеле содержится кислота, благодаря которой появляется природное электричество. Соединив цинковые электроды, с кислотой выделяемой картофелем лампочка загорается.

Эксперимент №3

 Я решил проверить, получу ли я электричество из воды. Я взял 2 пластиковых стаканчика, налил в них воду и опустил  провод с медной пластиной в один стаканчик, а другой провод с цинковой пластиной в другой стаканчик. Лампочка не загорелась. Я опять соединил 2 стаканчика проводом , добавил соли, лампочка загорелась.

А что будет, если добавить в воду уксус, подумал я. Налил по чайной ложке в каждый стаканчик. И увидел, что лампочка стала гореть ярче.

Вывод: проведя опыты я убедился, что получаемого электричества от лимона, картофеля, воды и воды с уксусом достаточно для питания небольшой лампочки.

Я занимаюсь в кружке лего-конструирования. Мы постоянно собираем различные модели.

У нас есть конструктор «Возобновляемые источники энергии.» И свою работу я продолжил, собирая модели «солнечные батареи». Ветряной двигатель. Гидротурбина. Энергия солнца применяем в солнечных батареях, энергия ветра в ветродвигателе, сила воды в гидротурбинах.

Перспективы развития.

В 8-м классе я буду изучать постоянный ток. Измерения я буду проводить такими приборами как вольтметр и амперметр. И свою работу я продолжу, работая с другими источниками питания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Природное электричество существует, и оно может быть очень полезным. Современная цивилизация пока не умеет эффективно получать и преобразовывать энергию. Несовершенство технологий и техники приводит к загрязнению всех сфер окружающей среды и к приближению глобальной экологической катастрофы. Топлива на планете ограниченное количества, но его требуется для выработки требуемой энергии все больше. Вследствие низкой эффективности возрастает и объем отравляющих токсичных веществ.

Выход из энергетического и экологического тупика состоит в поиске и создании новой экологически чистой энергетики и качественно новых чистых безотходных технологий получения и преобразования энергии. Лучший учитель для цивилизации — сама Природа, точнее, ее экологическое и энергетическое совершенство. По сути, человечество постоянно учится у Природы, потому что она совершенна. Сначала учились добывать огонь, а вот теперь учимся добывать чистую энергию и электричество. Так будет всегда. И чем более глубоко познается Природа планеты, тем больше возможностей открывается для создания более совершенных экологически чистых источников энергии.

Список используемых источников

1. Т.Ю. Покидаева. Новая детская энциклопедия. ООО «Издательская Группа «Азбука».
2. Е.П. Левитан, Т.А. Никифорова Занимательная физика. Детская энциклопедия
3. К.Роджерс, Ф. Кларк. Изучаем физику. Свет. Звук. Электричество. ООО Издательство «Росмэн - Пресс» г. Москва, 2002
4. Макаллан К. Я люблю читать-4 уровень Энергия/Макаллан К. - Издательство Махаон, 2008 г. 32с
5. Что такое энергия? /Земцова Т. Перевод Гришин А. – Издательство Махаон, 2014 г 32с.