Научно-исследовательская работа "Батарейка из овощей и фруктов"

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Комитет по образованию г. Улан-Удэ

МАОУ «Гимназии №33 г.Улан-Удэ»



II Городская научно-практическая конференция школьников

«Первые шаги в науку – 2023»

Секция: Окружающий мир, экология

Тема: «Батарейка из овощей и фруктов»

Выполнила: Баирова А. А.

ученица 1Е класса МАОУ «Гимназии № 33»

Научный руководитель: Норбоева И. Л.,

учитель начальных классов МАОУ «Гимназии № 33»

Улан-Удэ

2023 г.

Оглавление

Введение 2

Глава 1. Электричество и батарейка – что это? 3

1.1. Что такое электричество и откуда оно берется? 3

1.2. Что такое батарейка. 4

1.4.Успехи ученых в создании фруктовых/овощных батареек. 5

Глава 2. Создание безопасной батарейки 5

2.1. Вся правда в цифрах. 5

2.2. Исследуем и выбираем фрукты/овощи для создания батарейки. 6

2.3. Создаем батарейку из яблок. 7

Заключение. 9

Список использованной литературы 10

Приложения 11

Введение

Целью моего исследования является получение ответа на вопросы «Что такое электричество и батарейка?», «Опасна ли батарейка для окружающей среды?» и «Можно ли сделать безопасную батарейку?».

Задачи, которые будут решены в ходе исследования являются изучение информации, проведение экспериментов в домашних условиях, проведение опроса моих сверстников и получение ответов на поставленные вопросы.

Обоснование выбранной темы: летом я читала сказку Николая Носова «Приключения Незнайки и его друзей». В одной из глав автор описывал как Винтик и Шпунтик, живущие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом. Тогда я поделилась своими впечатлениями о прочитанном с папой. Я сказала, что если это было бы правдой, то воздух в городах был бы намного чище и всем было бы легче дышать. Тогда мне папа рассказал много интересного: что есть автомобили, работающие на электричестве (электромобили), есть электричество, получаемое с помощью ветра, воды, солнца, а есть и фрукты/овощи, которые используют для получения электричества. Мне стало интересно как можно фрукты и овощи использовать для получения электричества и возможно ли зажечь лампочку с их помощью. А может быть Николай Носов уже знал, что есть безвредная энергия?

Выдвигаемая гипотеза: я предполагаю, что овощи и фрукты можно использовать для получения электричества.

Методы исследования: работа с информацией, материалами сети Интернет, проведение опроса сверстников, проведение эксперимента в домашних условиях, выводы по проделанной работе.

Глава 1. Электричество и батарейка – что это?

1. Что такое электричество и откуда оно берется?

Сегодня нам трудно представить жизнь без электричества. В современной жизни нас окружает множество электрических приборов: компьютеры, телевизоры, холодильники и др. Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе.

Электричество рождается на электростанциях и по проводам, спрятанным глубоко в землю или протянутым очень высоко над землёй, приходит в дома, машины, на заводы и помогает человеку. Электричеству приходится совершать длинное путешествие по улицам и переулкам. Он приходит в дом по электрическому проводу. Сверху он одет в резиновую рубашку, а под ней – пучок тонких медных проволочек. Вот по этим проволочкам текут маленькие частицы – электроны. Потом ток приходит в розетку, а затем – в электроприборы.

То есть электричество – энергия, бегущая по проводам. Когда электричество бежит по проводам, оно называется электрическим током. Электричество точно также течет по проводам, как и вода течет в реке (Приложение 1) или по трубам.

Причина возникновения электричества заключается в том, что заряд делится на положительные и отрицательные заряды. Соответственно, заряды с одним знаком отталкиваются друг от друга, а с разными – притягиваются.

Электричество есть опасное, оно живет в электрических проводах и розетке и с ним надо быть аккуратнее. А есть электричество неопасное, тихое, незаметное, оно живет повсюду, само по себе и если его поймать, то с ним можно очень интересно поиграть. Электричество можно поймать в волосах и одежде: если потереть шарик о волосы, то волосы прилипнут к шарику. Когда мы трем шарик о волосы, он получает отрицательный электрический заряд. Шарик будет притягивать не только бумажки, но и волосы, пылинки, прилипать к стене и даже искривлять тонкую струйку воды из крана, потому что имеет отрицательный заряд. В нашей одежде тоже живёт электричество, и когда мы её снимаем, то можем услышать потрескивание и пощёлкивание.

Помимо электричества, создаваемого человеком, есть и электричество, живущее в природе: это и молнии и электрические скаты и электрические угри. И хоть в этих случаях энергия не бежит по проводам, но представляет огромную опасность для человека. Так морской угорь может производить электричество, способное убить не только человека, но и лошадь.

1.2. Что такое батарейка.

Батарейка или аккумулятор – это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина имеет положительный заряд, а другая – отрицательный. Стоит подключить к батарейке, например, лампочку, как от пластины «+» к пластине «-» потечёт ток (Приложение 2).

В интернете я узнала, что батарейки бывают большие и маленькие,  круглые и квадратные, а еще они бывают разные по мощности. Еще существуют аккумуляторы. Внешне они очень похожи на батарейку, однако аккумулятор  можно заряжать, а батарейку нет.

Изучая информацию, я узнала, что все батарейки и аккумуляторы нуждаются в специальном уничтожении или как говорят в утилизации. Чтобы не  загрязнять окружающую среду, их не рекомендуется выбрасывать с обычным мусором. На упаковке об этом говорит специальное обозначение (Приложение 3). Одна выброшенная пальчиковая батарейка, загрязняет около 20 кв. м. земли, а это среда обитания одного ежика, двух кротов и тысячи дождевых червей.

Вообще, батарейки нужно перерабатывать на специальных заводах. В России есть несколько мест, куда свозятся отработанные аккумуляторы, батарейки, а так же единственный завод в Челябинске, где перерабатывают старые батарейки.

Что нужно делать, чтобы помочь природе? Первое и самое простое – это по возможности перейти на использование аккумуляторов. По статистике один использованный аккумулятор предотвращает выброс до 400 обычных батареек.

Второй вариант – это сдавать батарейки в редкие, но существующие пункты приема. Использованные батарейки нельзя  хранить дома, а тем более отдавать детям, так как испарения от батареек вредны для здоровья.

У нас в городе существует несколько пунктов приема аккумуляторов и использованных батареек, но, к сожалению, их услугами редко кто пользуется. Тем не менее, в последние годы люди стали все чаще задумываться об экологии, природе, сохранении чистоты в «нашем общем доме» и мест, где можно сдать использованные батарейки и аккумуляторы становится все больше и больше: это и банки и магазины и театры и коробки в офисах и т.д.

Мой папа работает в компании «Теле2» и у них в офисах стоят специальные коробки для сбора использованных батареек (Приложение 4). За прошлый год жители Улан-Удэ спасли более 1000 ежиков, сдав более 25 кг использованных батареек.

1.4.Успехи ученых в создании фруктовых/овощных батареек.

Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, мы сможем некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов.

Индийские ученые работают над созданием необычных батареек для бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри этих батареек должна быть паста из переработанных бананов и апельсиновых корок. Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить настенные часы, а для ручных часов хватит одной такой батарейки.

Компания Sоnу на научном конгрессе в США представила батарейку, работающую на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8 мл сока, то она сможет проработать в течение одного часа. Применяться новинка может в плеерах, мобильных телефонах.

А группа ученых из Великобритании создала компьютер, источником питания для которого является картошка. За основу был взят старый компьютер с маломощным процессором. «Питается» это устройство 12 картофелинами, которые меняются каждые 12 дней.

Глава 2. Создание безопасной батарейки

2.1. Вся правда в цифрах.

Перед началом нашего эксперимента мы предложили моим сверстникам ответить на вопросы для того чтобы выяснить знают ли они что такое электричество, батарейка и возможно ли фрукты/овощи использовать для получения электрической энергии (Приложении 5). Всего приняло участие 79 учеников, вот результаты:

• все ученики знают что такое электричество и батарейка. У всех учеников в доме есть приборы, работающие на батарейках;

• 14 учеников выбрасывают использованные батарейки с мусором, 48 человек хранят дома и лишь 17 человек сдают батарейки на переработку;

• 42 ученика (больше половины опрошенных) знают, что использованные батарейки наносят вред, 14 – не знают о вреде батареек и 23 человека затруднились с ответом;

• всего 27 человек уверенны, что создание безвредной батарейки возможно, 43 человек не верят в создание такой батарейки, а 9 человек не знают ответа на этот вопрос;

• 19 человек догадываются, что батарейку из овощей и фруктов сделать можно и 60 человека не верят в такое «чудо».

Таким образом, мы видим, что все опрошенные ученики имеют понятие об электрическом токе и батарейках, больше половины (42 из 79) учеников знают, что использованные батарейки могут нанести вред, тем не менее 62 ученика из 79 либо выбрасывают их либо хранят дома (что также очень опасно).

27 учеников из 79 верят, что создание безвредной батарейки возможно, но лишь 19 из них предполагают, что для этого могут послужить фрукты и овощи. Попробуем рассказать и показать моим сверстникам, что фрукты и овощи могут быть материалом для создания батареек.

2.2. Исследуем и выбираем фрукты/овощи для создания батарейки.

Для начала выясним какие фрукты и овощи дают электричество. Для этого нам понадобится:

• фрукты и овощи (яблоко, лимон, банан, киви, лук, картофель, свекла);

• медная пластина для создания положительного потенциала;

• цинковая пластина для создания отрицательного потенциала;

• мультиметр – прибор, с помощью которого можно измерить напряжение.

Для проведения измерений достаточно в овощи/фрукты воткнуть медную и цинковую пластину и измерить мультиметром. Ход эксперимента был сфотографирован моей мамой (Приложение 6), результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты измерения напряжения в овощах/фруктах

Название овоща/фрукта	Напряжение, V
Яблоко	0,92
Лук	0,90
Лимон	0,85
Киви	0,84
Картофель	0,80
Свекла	0,79
Банан	0,75

Результат получился не слишком разным. Напряжение оказалось в пределах от 0,75 Вольта у банана до 0,92 Вольта у яблока. На диаграмме (Приложение 7) видно, что напряжение в яблоке самое высокое. Самым же неожиданным оказалось, что обычная картошка и свекла тоже дает достаточно высокое напряжение.

 

2.3. Создаем батарейку из яблок.

Мы выяснили, что яблоко дает самое большое напряжение из исследуемых нами фруктов/овощей. Попробуем изготовить батарейку из яблока, которая позволит зажечь лампочку или включить электронные часы. Для проведения эксперимента нам понадобится:

• несколько яблок;

• медные пластины для создания положительного потенциала;

• цинковые пластины для создания отрицательного потенциала;

• провода (для соединения яблок);

• светодиодная лампочка;

• электронные часы;

• мультиметр – прибор, с помощью которого можно измерить напряжение.

Как же изготовить батарейку?

Как и в предыдущем эксперименте: с одной стороны вставляем в яблоко цинковую пластину, с другой – медную пластину. Теперь яблоко работает как батарейка: медная пластина – положительный (+) полюс, а цинковая пластина – отрицательный (-). К сожалению, это очень слабый источник энергии. Но его можно усилить, соединив несколько яблок друг за другом (то есть последовательно). Вставим таким же образом цинковые и медные пластины в другое яблоко. Затем с помощью проволоки соединим яблоки таким образом, чтобы медная пластина первого яблока подключалась к цинковой пластине второго и т.д.

Как же теперь убедиться в том, что батарея работает?

Один из способов – подключить к ней устройство мультиметр, которое позволит измерить напряжение батареи (Приложение 8). Мы получили чуть больше 1,5 Вольта из двух яблок.

Другой способ – приложить два свободных конца проволок к контактам светодиода (лампочки), он загорится. Используя батарейку-яблоко, мне также удалось заставить работать  электронные часы и светодиод. Для работы часов мне понадобилось 2 яблока, а для светодиода – 4 яблока (Приложение 9).

Итак, эксперимент завершился. Я убедилась, что из фруктов и овощей можно сделать батарейку. Кстати сказать, я оставила свою яблочную батарейку с электронными часами. В таблице 2 приведено как изменялось напряжение в моей батарейке по дням, а также график изменения напряжения (Приложение 10). Мы видим, что в первые сутки батарея потеряла свою «емкость» очень сильно, а затем изменения были незначительные. Всего часы проработали 17 дней, что на мой взгляд очень хорошо.

Таблица 2 – изменение напряжения в «яблочной» батарейке

Характеристика	Начало	Ч/з 1 дн.	Ч/з 2 дн.	Ч/з 4 дн.	Ч/з 6 дн.	Ч/з 8 дн.	Ч/з 10 дн.	Ч/з 12 дн.	Ч/з 14 дн.	Ч/з 16 дн.	Ч/з 17 дн.
Напряжение в батарейке, Вольт	1,51	1,25	1,19	1,16	1,14	1,11	1,07	1,03	0,98	0,92	0,86
Работа часов	да	да	да	да	да	да	да	да	да	да	нет

Заключение.

Вот и подошло к концу мое исследование на тему «Батарейка из овощей и фруктов». Работа, которой я занималась, показалась мне очень интересной и увлекательной.

Я смогла ответить на все интересовавшие меня вопросы. Проведенные эксперименты подтверждают мое предположение о возможности создания источников тока из фруктов и овощей. Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии.

Я научилась определять напряжение  внутри «вкусной» батарейки. Исследования показали, что лучшими источниками электрического тока являются яблоко, лимон и лук.

А еще я убедилась в том, что физика - наука экспериментальная. Я училась делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперименты и делать выводы. Мне очень понравилось ставить эксперименты самой, оценивать получившийся результат.

Порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести исследование и ответить на интересующие вопросы.

Список использованной литературы

1. http://www.mobime.ru/news/2006/04/18/potatoes_battery.html

2. http://nepropadu.ru/blog/Masterskaia/4748.html

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_ток

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Батарея_(электротехника)

5. Большая книга Вопросов и Ответов, Москва, 2002 год, 511 стр.

6. Гулиа Н.В. Удивительная физика.-Москва: «ИздательствоНЦ ЭНАС» 2005г

7. Обо всём на свете/энциклопедия для детей. Москва «Махаон», 2005

8. Перельман Я.И. Научные фокусы и загадки. Издательство АСТ МОСКВА, 2009

9. Энциклопедия для младших школьников “Что? Зачем? Почему?” Издательство “Эксмо”, 2001 год.

Приложения

Приложение 1 - Что такое электричество

П риложение 2– Устройство батарейки

Приложение 3 – Обозначение на батарейках о запрете выброса в мусорный бак

Приложение 4 – Боксы для приема использованных батареек компании Теле2 и других точках города

Приложение 5 – Анкета

1.Знаешь ли ты что такое батарейка

А) да

B) нет

2.Знаешь ли ты что такое электричество

А) да

B) нет

3.Имеются ли в вашем доме предметы, работающие на батарейках?

А) да

B) нет

С) не знаю/затрудняюсь ответить

4. Что Вы делаете с использованными батарейками:

А) выбрасываем

B) храним дома

C) другое ________________________________________________________

5. Как ты думаешь есть ли какой-нибудь вред от использованных батареек?

А) да

B) нет

С) не знаю/затрудняюсь ответить

6. Как ты думаешь можно ли сделать безвредную батарейку?

А) да

B) нет

С) не знаю/затрудняюсь ответить

7. Как ты думаешь можно ли получить электричество из овощей и фруктов?

А) да

B) нет

С) не знаю/затрудняюсь ответить

Приложение 6 – Эксперимент по измерению напряжения в овощах и фруктах

Нам понадобилось:

Измеряем напряжение в картофеле Измеряем напряжение в репчатом луке

Измеряем напряжение в свёкле Измеряем напряжение в лимоне

Измеряем напряжение в банане Измеряем напряжение в яблоке

Измеряем напряжение в киви

Приложение 7 - Результат измерений напряжения в овощах/фруктах

Приложение 8 – Создание батарейки из яблок

Соединяем 2 яблока и измеряем напряжение батарейки

Приложение 9 – Подключение светодиода и электронных часов к батарейке

Приложение 10 – Изменение напряжения в «яблочной батарейке»