Цифровая образовательная лаборатория «Наураша в стране Наурандии» Модуль «Электричество» Исследовательская работа
методическая разработка по окружающему миру

Частное дошкольное образовательное учреждение

«Детский сад 180 открытого акционерного общества

«Российские железные дороги»

Цифровая образовательная лаборатория «Наураша в стране Наурандии»

Модуль «Электричество»

Исследовательская работа

Тема «Электроплоды. Есть ли электричество в овощах и фруктах?»

Автор:

Большаков Степан Ильич, 6 лет

 Руководитель:

Суходолина Юлия Юрьевна

педагог дополнительного образования

Новоалтайск 2022 год

1. Введение

     Если бы удалось создать источники питания из экологически чистого материала, такого как овощи и фрукты, мы могли бы использовать их для работы электрических приборов с низким потреблением энергии, и при этом оберегать окружающую среду от загрязнения, так как обычные батарейки при неправильной утилизации очень долго разлагаются.

2. Актуальность темы

     Природа не может переработать весь мусор. Например, разложения использованных пальчиковых батареек требуется не менее 10 лет. А что если есть возможность заменить их экологически чистыми батарейками - электроплодами?

     Наверняка многие слышали, что можно экономить на обычных батарейках, заменяя их фруктовыми. Российские ученые давно выяснили, что обычные овощи и фрукты полезны не только с точки зрения питания. Апельсины, лимоны и другие фрукты и овощи — это идеальный электролит для выработки бесплатного электричества, правда не столь мощного, как у обычных батареек. Индийские ученые предлагают использовать фрукты, овощи и отходы от них при производстве источников питания для несложной бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри необычных батареек - паста из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей-фруктов и электроды из цинка и меди. Одновременное действие четырех таких батареек позволит запустить стенные часы, пользоваться электронной игрой и карманным калькулятором, а для ручных часов и одной батарейки хватит.

3. Литературный обзор

     3.1 Историческая справка

     Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью опытов Гальвани был не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. Явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. 

     Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого – Алессандро Вольта. 200 лет назад он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком. Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает напряжение. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.

     3.2 Понятие батарейки и принципы ее работы

     Батарейка – это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса.

     Батарейка. Это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но к сожалению сегодня мало кого интересует ее история, ее устройство, ее виды. Таким образом, гальванический элемент (батарейка) — это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой. 

     Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек. Батарейки бывают разнообразной формы или размеров. Некоторые – маленькие как таблетка, или тонкие, как карточка. Некоторые – величиной с холодильник. Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия. 

     Наиболее распространенные батарейки по типу электролита:

• Солевые батарейки. В них используется уголь и марганец, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах между эксплуатацией элементы питания могут «восстанавливаться». Это немного продлевает срок службы батарейки.

• Алкалиновые (щелочные) батарейки. От солевых их отличает состав электролита - здесь используется щелочной электролит. Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения.

Солевые и алкалиновые (щелочные) батарейки содержат растворенные тяжелые металлы, в состав может входить от 10 до 20 элементов таблицы Менделеева, многие из этих элементов являются сильно токсичными веществами.

• Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем солевых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на солевые.

• Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, электролит и анод из различных материалов.

     Все известные элементы питания различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. В них создается электрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны передаются от одного из них к другому. В батарейках для фонарика эти вещества обычно представлены цинком и углеродом. В автомобильном аккумуляторе это свинец и диоксид свинца. В компьютере или мобильном телефоне используются обычно оксид лития с кобальтом и углерод.

     У любой батарейки есть положительный полюс (катод), отрицательный полюс (анод) и электролит, который может быть сухим или жидким.

     Электрический ток бежит от анода (-) к катоду(+), но между ними обязательно должна быть нагрузка (потребитель энергии). Если нагрузки не будет, то есть (+) соединить с (-) напрямую, то произойдет короткое замыкание.

     Катоды выполняют функцию восстановителя, то есть принимают электроны от анода.

     Электролит – это среда, в которой перемещаются ионы, образовавшиеся в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образуются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются – батарейка садится. Многие гальванические элементы могут быть использованы только один раз. Они производятся на заводе, разряжаются в процессе использования и затем выбрасываются. Сейчас наиболее популярны перезаряжаемые батарейки, называемые аккумуляторами.

     В кратком виде весь процесс работы батарейки выгляди так: анод – нагрузка – катод – электролит.

     Именно на таком принципе и делаются большинство батареек, которыми мы пользуемся. Разница заключается в том, что в различных видах производимых батареек, отличие только в используемых веществах и материалах.

     3.3 «Цифровая образовательная лаборатория «Наураша в стране Наурандии»

     Главный герой мальчик Наураша - маленький гений, исследователь и конструктор, ровесник игроков, увлеченный желанием познавать мир. Образ главного героя призван вдохновлять детей к познаниям и исследованиям. Наураша перенесет игроков в удивительную страну Наурандию - Цифровую Лабораторию, где с помощью датчика "Божья Коровка" дети проведут исследования множества природных явлений, узнают и почувствуют то, что нельзя увидеть глазами (магнитное поле).
     Наураша любит не только экспериментировать с помощью датчиков, но и собирать собственные модели роботов, которые живут в Цифровой Лаборатории и помогают определить результаты проведения экспериментов (выдают анимированные реакции).

     Что входит в состав цифровой лаборатории Наураша:

• Цифровая лаборатория состоит из 8-ми сцен, посвященных разным темам (по количеству датчиков): температура, свет, звук, магнитное поле, электричество, сила, пульс, кислотность.
• Датчики выполнены в виде божьих коровок и подключаются непосредственно к компьютеру.
• Дополнительное оборудование находится в тематических лотках.
• Расширенный функционал программного обеспечения.
• Методическое сопровождение.

4. Цель

    Исследование электрических свойств картофеля, яблока и лимона  «Цифровой образовательной лабораторией «Наураша в стране Наурандии».

5. Задачи

1. Сбор и изучение информации по теме.
2. Проведение исследования наличия электрического тока в картофеле, яблоке и лимон  «Цифровой образовательной лабораторией «Наураша в стране Наурандии».
3. Обобщение результатов исследования.

6. Объект исследования

     Картофель, лимон, яблоко.

7. Предмет исследования

     Свойства картофеля, яблока и лимона как источников тока.

8. Гипотеза

     Картофель, лимон, яблоко могут вырабатывать электрический ток и их можно использовать в качестве батареек.

9. Способ проведения исследования

     Определение способности картофеля, яблока и лимона вырабатывать электричество датчиком «Электричество» «Цифровой образовательной лабораторией «Наураша в стране Наурандии».

10.  Оборудование

• Цифровая образовательная лаборатория «Наураша в стране Наурандии», модуль «Электричество»
• Яблоко – 1 плод
• Лимон – 1 плод
• Картофель – 1 плод

11.  Методика исследования

     Определение способности картофеля, яблока и лимона вырабатывать электричество датчиком «Электричество» «Цифровой образовательной лабораторией «Наураша в стране Наурандии» началось со сбора и изучение информации по теме.

     Следующим этапом было проведение исследования наличия электрического тока в картофеле, яблоке и лимоне  «Цифровой образовательной лабораторией «Наураша в стране Наурандии».

12.  Результаты работы

     Далее путем проведения исследования наличия электрического тока в картофеле, яблоке и лимоне  были получены следующие результаты.

13.  Выводы

     Проведенная работа показала, что из исследованных мной - картофеле, яблоке и лимоне  можно получить электрический ток и использовать их в качестве электроплодов. Самым лучшим источником тока в моем случае оказался картофель с показателем 1,2 В.

14.  Список литературы

• Открытия дошкольников в стране Наурандии: Практическое руководство / под науч. ред. И.В.Руденко. – Тольятти, 2015. – 87 с.
• Развитие речи дошкольников в стране Наурандии: учебно-методическое пособие  / Н. Ю. Каракозова, Н. А. Недорезова, Е. В. Губайдуллина, Л. А. Малафеева, О.Н. Глазатова. – Самара : ООО «Научно-технический центр», 2018. – 69 с.
•  Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. № 3/ 2011 г.
•  Журнал «Юный эрудит» № 10 / 2009 г.