Можно ли получить электричество из овощей и фруктов?
проект по физике (5 класс)

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 26» г. Балаково

Проект на тему:

«Можно ли получить электричество из овощей и фруктов?»

                                                                                      Выполнил: ученик 5 Б класса МАОУ СОШ № 26 г. Балаково

Дозморов Даниил

Руководитель:

учитель физики МАОУ СОШ № 26

Сенцова Марина Альбертовна

2019

Содержание

Введение……………………………………………………………………….... 3

Глава 1. Что такое электричество? ………………………….…6

Глава 2. Практическое получение электричества из овощей и фруктов……..…9

Заключение………………………………………………………………….…..12

Список использованной литературы…………………………………………..14

Приложение 1…………………………………………………………………...15-16

Введение.

Электричество - неотъемлемая часть нашей жизни. Каждый день я хожу в школу и вдоль дороги стоят столбы с проводами, которые несут электрическую энергию.  Это незаметная, мощная сила, которая движет всё вокруг. На стене в моей комнате небольшая коробочка с двумя отверстиями – электророзетка, мы так привыкли к ней, что не обращаем на неё внимания. Телевизор, утюг, пылесос, микроволновка и ещё от многих предметов в доме тянутся к ней провода. Но без розетки жить в доме было бы и скучно и неудобно. По ним идет электрический ток. Без электричества остановится привычная для всех жизнь…

Цена на электроэнергию растёт, иногда внезапно отключают свет и я задумался, а можно ли экономить и получить электричество альтернативным способом. Этот вопрос заинтересовал меня и заставил обратиться к сбору информации в различных источниках: книгах, интернете.

Мне стало интересно узнать о способах альтернативного получения электроэнергии из подручных материалов.

Я захотел выяснить, может ли человек использовать эту способность в своей деятельности. Это и стало темой моего исследования.

Задачи:

изучить литературу и интернет источники об электричестве;

узнать, откуда берется электричество и как оно существует в природе;

провести опыты, доказывающие существование электричества

Гипотеза: Если энергия существует в природе, то возможно её преобразование в электрическую

Методы проведения исследования:

• изучение литературных источников;

• наблюдение;

• сравнение;

• физические опыты;

• обобщение.

Теоретическая значимость:

• изучение и систематизация материала по данной теме.

Практическая значимость:

• без электричества представить нашу современную жизнь практически не-

возможно.

• результаты исследования позволят больше узнать об окружающем мире,

помогут в повседневной жизни.

1. Что такое электричество?

Электри́чество (от лат. electricus, далее из др.-греч. ἤλεκτρον) — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества. Слово «электричество» произошло от греческого слова «электрон». Оно означает «солнечный камень - янтарь».

Электрический заряд — это свойство тел (количественно характеризуемое физической величиной того же названия), проявляющееся, прежде всего, в способности создавать вокруг себя электрическое поле и посредством него оказывать воздействие на другие заряженные (то есть обладающие электрическим зарядом) тела. Электрические заряды разделяют на положительные и отрицательные (выбор, какой именно заряд назвать положительным, а какой отрицательным, считается в науке чисто условным, однако этот выбор уже исторически сделан и теперь — хоть и условно — за каждым из зарядов закреплён вполне определённый знак). Тела, заряженные зарядом одного знака, отталкиваются, а противоположно заряженные — притягиваются. При движении заряженных тел (как макроскопических тел, так и микроскопических заряженных частиц, переносящих электрический ток в проводниках) возникает магнитное поле и, таким образом, имеют место явления, позволяющие установить родство электричества и магнетизма (электромагнетизм) (Эрстед, Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к заряженным элементарным частицам, например, электрон и антипротон имеют отрицательный заряд, а протон и позитрон — положительный.

Наиболее общая фундаментальная наука, изучающая электрические заряды, их взаимодействие и поля, ими порождаемые и действующие на них (то есть практически полностью покрывающая тему электричества, за исключением таких деталей, как электрические свойства конкретных веществ, как то электропроводность (и т. п.) — это электродинамика. Квантовые свойства электромагнитных полей, заряженных частиц (и т. п.) изучаются наиболее глубоко квантовой электродинамикой, хотя часть из них может быть объяснена более простыми квантовыми теориями.

2. Практическое получение электричества из овощей и фруктов

Пользу, а иногда и необходимость электричества недооценить сложно. Особенно это становится важным в чрезвычайных условиях. Вам может понадобиться подзарядить мобильный телефон, фонарик или даже рацию. Для этого существуют способы альтернативного получения электроэнергии из подручных материалов. Я провел опрос среди одноклассников, чтобы выяснить, что им известно о возможности получения электричества из овощей и фруктов, и получил следующие результаты (Приложение 1): около 50% учащихся не знают ничего о том, что такое электричество; более половины учеников ничего не слышали о возможности получения электрического тока из овощей и фруктов, и уж тем более не имеют представления о том, как это может помочь сохранению окружающей среды. Именно поэтому я думаю, что моя работа должна быть интересна и познавательна для моих одноклассников и не только для них. Поискав информацию, я узнал, что можно получить электричество из картофеля. На одном овоще решил не останавливаться, а провел исследования еще на яблоке, огурце, банане, луке и мандарине. Для получения электричества из овощей и фруктов нам понадобятся:

Овощи, фрукты, цинковые гвозди, медные гвозди или отрезки медной проволоки, провода с зажимами, светодиод, мультиметр.

Электричество из картофеля. Обычные клубни картофеля намного полезней, чем могут показаться на первый взгляд. Картофелину разрезаем пополам. Через одну половинку проводим провода, а во второй делаем углубление в форме ложки, которую затем наполняем смесью зубной пасты и соли. Теперь половинки соединяем вместе таким образом, чтобы был контакт между проводами и зубной пастой. Провода лучше зачистить. В результате у вас должен получиться электрический генератор в уменьшенной модели. Его можно использовать для получения электрической искры для разведения костра. Картофельный сок выступает в качестве электролита, медная проволока – это положительный электрод, принимающий электроны, а цинковый гвоздь – отрицательный электрод, принимающий электроны.

Когда я присоединил к электродам измерительный прибор, цепь замкнулась. Внутри клубня картофеля произошла химическая реакция. Электроны внутри атомов, составляющих картофельный сок, собрались на отрицательном электроде и потекли по цепи к положительному электроду. Таким образом возник электрический ток, текущий по электрической цепи.

Для экспериментального замера электрического напряжения были взяты имеющиеся под рукой фрукты (яблоко, банан, мандарин) и овощи (картофель, огурец, лук).

Итак, подопытные овощи и фрукты дают следующее напряжение (В):

картофель — 0,45                                                  яблоко — 0,45

банан — 0,43                                                           огурец — 0,43

лук — 0,41                                                                мандарин — 0,42

Как видно, в группе использованных овощей и фруктов лидером по полученному напряжению стало яблоко и картошка, а в отстающих оказался лук. Правда разница в цифрах не такая уж большая.

Но будет ли гореть лампочка, если питать ее от фруктового источника?  
Я взял лампочку на  3,0 В. В качестве источника взял картофель, как наиболее доступный овощ, к тому же показавший максимальное электрическое напряжение. Одна картофелина дает напряжение порядка 0,5 В. От одной картофелины лампочка не загорится. Но я прочитал, что для того, чтобы создать большее напряжение, можно попробовать соединить несколько картофелин друг с другом. Для этого я сделал еще несколько сцеплений, затем с помощью металлических зажимов-крокодильчиков соединил стальной электрод одной батарейки с медным электродом другой. Таким образом,  можно соединять друг с другом в ряд, создавая многозарядную картофельную батарейку. Причем напряжение в такой батарейке будет увеличиваться пропорционально количеству взятых овощей.

 Поэтому в нашем случае мне необходимо как минимум семь картофелин. 

Но почему то лампочка не загорелась. Не загорелась она и при большем количестве картошин. Хотя общее напряжение составило более 3В. Я нашел информацию о том, что это вполне объяснимо, ведь токи в такой цепи очень слабые и недостаточны, а для работы электроприборов важно не только электрическое напряжение, но и сила тока.

Заменим лампочку на светодиод (1,5 В).

Экспериментируя с разным количеством картошин, я добился, чтобы светодиод загорелся. Картофелин было десять. При этом напряжение в цепи было около 3,5 В. Видимо такого напряжения и слабого тока было достаточно для того, чтобы зажечь менее мощный светодиод.

Состав фруктов и овощей. Растения содержат до 98% воды, углеводы, органические кислоты (яблочную, лимонную, винную, бензойную, муравьиную), азотистые вещества, жир, дубильные и красящие вещества, эфирные масла, ферменты, фитонциды, витамины, минеральные вещества.

Фрукты содержат органические кислоты: например, лимонная кислота присутствует в апельсинах, лимонах и других цитрусовых, яблочная кислота в яблоках и винная кислота в винограде. Именно соотношение сахара и кислотности чаще всего используется в технологических характеристиках фруктовых продуктов.

Яблочная кислота найдена в яблочном и виноградном соке, ее так же можно обнаружить в соке из крыжовника и ревеня. В незначительных количествах присутствуют другие органические кислоты: молочная, янтарная, глицериновая, изолимонная. Одним из преимуществ содержания во фруктах различных органических кислот является широкий диапазон pH, встречающийся во фруктовых группах.

Соотношение кислоты и щелочи в каком-либо растворе называется кислотно-щелочным равновесием (КЩР), хотя физиологи считают, что более правильно называть это соотношение кислотно-щелочным состоянием. КЩР характеризуется специальным показателем рН (power Hydrogen «сила водорода»), который показывает число водородных атомов в данном растворе.При рН, равном 7,0, говорят о нейтральной среде. Чем ниже уровень рН, тем среда более кислая (от 6,9 до 0). Щелочная среда имеет высокий уровень рН (от 7,1 до 14,0).

Цитрусовые фрукты являются идеальным электролитом. Кто бы мог подумать, что лимоны и апельсины могут оказать помощь. Кроме известной меди и цинк, можно применять серебро и золото. Они более эффективны и дают электроэнергию напряжением до 2 Вольт. Это является примером практичной причины носить изделия из золота и серебра. Элементы из металла надо воткнуть в цитрусовый плод. Если нужно использовать электричество для осветительных целей, то в качестве нити накаливания подойдет обугленное волокно бамбука. В самой первой лампе, которую изобрел Томас Эдисон, была именно такая нить.  

Заключение

Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы. Так, проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников питания из фруктов и овощей. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии, таких как часы или калькулятор.

Как показал мой эксперимент, из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются яблоко и картофель.

Я научился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Также я научился определять электрическое напряжение внутри овощей и фруктов.

Мне очень понравилось ставить эксперименты самому, оценивать получившийся результат. Я заметил, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически так должно быть. Например, мне не удалось зажечь лампочку на 3 В. 

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.

Список использованной литературы:

1. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. № 3/ 2011 г. «Лимонная батарейка» стр 9-14

2. Журнал «Юный эрудит» № 10 / 2009 г. «Энергия из ничего» стр.11-13

3. Гальванический элемент — статья из Большой советской энциклопедии.

4. В. Лаврус «Батарейки и аккумуляторы» стр. 22-25

Приложение 1

Я провел опрос среди одноклассников, чтобы выяснить, что им известно о возможности получения электричества из овощей и фруктов, и получил следующие результаты:

1. Знаешь ли ты, кто открыл электричество?

2. Как ты думаешь, возможно ли получить электрический ток из овощей и фруктов?

3. По твоему мнению, использование овощей и фруктов в качестве батарейки может помочь сохранению окружающей среды?