Kiseliov I

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №377 Кировского района Санкт-Петербурга
Исследовательский проект
Тема работы " Источники электрического тока"
Выполнил: Киселёв Иван , 2В класс
Руководитель : Александрова Юлия Павловна,
учитель начальных классов, ГБОУ СОШ№377
Санкт-Петербург
2015
Оглавление
Введение.........................................................................................................2-3
I. Теоретические аспекты использования электрического тока в истории
создания электрической батарейки
1.1. Исторические аспекты создания батарейки.................................................................3-4
1.2. Состав батарейки.............................................................................................................5
II. Практические аспекты использования лимонов в качестве объекта для
получения электрического тока.........................................................................................5-6
2.1. Описание исследования
2.2. Результаты исследования
Заключение..............................................................................................................................6
Список используемых источников......................................................................................7
1
Введение
Актульность работы
На сегодняшний день мы не можем представить себе свою жизнь без электрических
приборов.
Мы имеем возмоность пользоваться электрическим током там, где нет
никаких проводов и розеток: слушаем музыку в плеере через наушники, пользуемся
пультом от телевизора, при переключении каналов ТВ и др., разговариваем по
мобильному телефону и т.д. Но никто
из нас не задумывался о том, что является
источником электрического тока в этих приборах и из чего он состоит, а главное можно
ли получить элетрический ток самостоятельно.
Цели работы:
-изучить строение батарейки;
-проверить возможность получение электрического тока из лимона;
Задачи:
- проанализировать литературу по моей теме;
- изучить историю создания батарейки;
- исследовать работы ученых, первооткрывателей батарейки;
- выявить главное условия для возникновения электрического тока;
- разработать план действий, показывающих возникновение электрического тока
с
помощью лимона;
- определить необходмое колличество лимонов для достижения цели исследования;
Предмет и объект исследования:
Предмет исследования: работы учёных Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта, которые,
путем многочисленных опытов, изобрели батарейку, которая является источником
электрического тока. Объект исследования: батарейка- источник электрического тока.
2
Гипотеза исследования:
Если пластины из цинка и меди поместить в лимон, сок которого является кислотнощелочной средой, то будет ли электрический ток результатом этой реакции.
Методы исследования:
В ходе работы были использованы следующие методы: метод анализа работ учёных,
представленные в Википедии, синтез полученных сведений ,а как же эксперимент( для
подтвержения или опровержения моей гипотезы).
I. Теоретические аспекты использования электрического тока в истории
создания электрической батарейки
1.1. Исторические аспекты создания батарейки
Первый химический источник электрического тока был изобретён случайно, в конце
17 века итальянский учёным Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий
Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции
подопытных животных на разные внешни воздействия. В частности , явления
возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух
разных металлов к мышце лягушачьей лапки.
Теоретическое объяснение Гальвани разработал неверное, однако его опыы стаи
основой исследований другого итальянского учёного Алессандро Вольта,который
собственно и сформулировал главную идею изобретения: причиной возникновения
электрического тока является химическая реакция , в которой принимают участие
пластинки металлов меди и цинка. Для подтверждения своей теории Вольт создал
нехитрое устройство, состоявшее из цинковой и медной пластин, погруженных в ёмкость
с соляным раствором( соляная кислота). Именно это устройство стало первым в мире
автономным элементом питания и прородителем совлеенных батарей, которые в честь
Луиджи Гальвани именуются гальваническими элементами.
Он по-своему объяснял необходимость применения наряду с твердыми проводниками
— металлами — жидких проводников. По его мнению, при соприкосновении двух
различных металлов возникает «электровозбудительная» или «электродвижущая» сила,
под действием которой электричество одного знака сосредоточивается на одном из
3
металлов, а электричество противоположного знака — на другом.
Если составить столб из нескольких пар различных металлов, например цинка и серебра
(без прокладок), то каждая цинковая пластина, заряженная электричеством одного знака,
будет находиться в соприкосновении с двумя одинаковыми серебряными пластинами,
заряженными электричеством противоположного знака, и их общее действие будет
взаимно уничтожаться.
Для того чтобы действие отдельных пар суммировалось, необходимо обеспечить
соприкосновение каждой цинковой пластины только с одной серебряной, т. е. исключить
встречный металлический контакт. Это осуществляется с помощью проводников второго
класса (влажных суконных кружков); такие кружки разделяют пары металлов и в то же
время не препятствуют движению электричества.
Таким образом, Вольта, не поняв действительной причины возникновения тока,
практически пришел к созданию гальванического элемента, действие которого
основывалось именно на превращении химической энергии в электрическую. Создание
первого источника электрического тока сыграло громадную роль как в развитии науки об
электричестве и магнетизме, так и в расширении их практических приложений.
Современник Вольта французский ученый Д. А. Араго считал вольтов столб "самым
замечательным прибором, когда-либо изобретенным людьми, не исключая телескопа и
паровой машины". В течение 2—3 лет после создания вольтова столба рядом ученых
было разработано несколько различных модификаций батарей гальванических
элементов.
Среди разнообразных конструкций вольтова столба особенного внимания заслуживает
гальваническая батарея, построенная в 1802 г. В. В. Петровым. Изучив труды своих
предшественников в области электричества, Петров пришел к логичному выводу о том,
что более полное и всестороннее изучение явлений электрического тока возможно при
наличии крупных гальванических батарей, действия которых будут более интенсивными
и легче наблюдаемыми.
В то время как распространенные за рубежом гальванические батареи состояли из
нескольких десятков или сотен пластин, Петров построил батарею, состоявшую из 4200
медных и цинковых пластин, или 2100 медно-цинковых элементов, соединенных
последовательно.
Эта батарея располагалась в большом деревянном ящике, разделенном по длине на
4
четыре отделений; для изоляции пластин стенки ящика и разделяющих перегородок были
покрыты сургучным лаком. Общая длина батареи составляла 12 м - это был уникальный
для своего времени источник электрического тока. Как показали современные
эксперименты с моделью батареи Петрова, э. д. с. ее составляла около 1 700 В, а
максимальная полезная мощность — 60—85 Вт.
Именно благодаря применению источника тока высокого напряжения Петрову в 1802 г.
впервые удалось наблюдать явление электрической дуги. Точно так же Дэви смог
наблюдать электрическую дугу только после того, как в 1808 г. он построил большую
гальваническую батарею, состоявшую из 2000 элементов.
Многочисленные эксперименты с вольтовым столбом, проводившиеся учеными разных
стран, не могли не привести уже в течение первых 2 — 3 лет после создания столба к
открытию химических, тепловых, световых и магнитных действий электрического тока.
1.2. Состав батарейки
Современные батарейки внешне имеют мало общего с устройством, созданным
Алессандро Вольта, однако основной принцеп работы остался неизменным. Любая
батаейка состоит из трёх основных частей :двух электродов,азываемых катодом и анодом,
и электролита,нахоящегося между ними.
Сегодня производится множество разных
типов батареек, которые были разработаны
ещё в 19 веке, а другие едва отметили
десятилетие. Такое разнообразие объясняется тем, что каждая технология имеет сильные
и слабые стороны,поэтому важнейшими условиями создания батарейки являются
достижения максимальной ёмкости электричества при малом
весе
и размерах
устройств. В принципе вся история разработки новых батареек сводится к нахождению
новых химических систем и упаковке их корпуса как можно меньших размеров.
II. Практические аспекты использования лимонов в качестве объекта для
получения электрического тока
2.1. Описание исследования
2.2. Результаты исследования
5
Узнав, что "Вольтов стол"- устройство для получения электричества, и, что для удобства
Вольт придал устройству форму столба, состоявшего из колец цинка и меди, сукна,
пропитанных кислотой, мы решили в домашних условиях создать свой "Вольтов столб".
В качестве колец цинка и меди, мы взяли монетки достоинством 10 и 5 копеек(жёлтый
и серый
цвет), между которыми проложил кусочки ткани , пропитанные лимонной
кислотой. С помощью тестера
вольтметра, результатом которого стал сигнал
светодиодной лампочки ,мы установили, что электрический ток можно получить таким
способом.
Проверка гипотеза исследования: "Если пластины из цинка и меди поместить в лимон,
сок которого является кислотно-щелочной средой, то
будет ли электрический ток
результатом этой реакции"
Для
исследования нам понадобилось:
3(шт.);провода
с
лимон 3 шт.;- пластины цинка (3шт.),
"крокодильчиками"
красного
и
чёрного
цветов
(
меди
4шт);(2
длинных(чёрного, красного) и 2 коротких (чёрного цвета)); светодиодная лампочка ( 1
шт);
В результате эксперимента , мы эмпирическим путём установили, что при помещении
пластин из цинка и меди в 1 лимон, реакция будет, но она будет слишком слаба всего 0,5
Вт , для загорания светодиодной лампочки в 1,8Вт (прим.рабочее напряжение). Высчитав
необходимое количество :3 лимона, для нашего исследования, мы убедились, что реакция
есть, светодиодная лампочка загорелась. При количестве лимонов равному 4 шт.,
светодиодная лампочка перегорает!
Заключение
В результате своей исследовательской работы , мы достигли поставленных перед собой
целей: изучили строение батарейки; проверили возможность получение электрического
тока из лимона. Решили поставленные задачи. Подтвердили свою гипотезу: при
помещении
пластин из цинка и меди в лимоны, сок которых является кислотно-
щелочной средой, электрический ток является результатом этой реакции. Дальнейшим
своим направлением
исследования
обозначили применение полученных знаний в
практической деятельности.
6
Список используемых источников:
1.http://www.electrolibrary.info - "Электронная электротехническая библиотека"
2. http://allforchildren.ru/sci/sci067.php- Делаем батарейку дома. Научные забавы. Домашние опыты.
3. Петров, Василий Владимирович // Русский биографический словарь : в 25-ти томах. — СПб.—М.,
1896—1918.
4. Петров Василий Владимирович. Новые электрические опыты профессора физики Василия Петрова,
который оными опытами доказывает, что изолированные металлы и люди, а премногие только нагретые
тела, могут соделываться электрическими от трения, наипаче же стегания их шерстью выделанных до
нарочитой мягкости мехов и некоторыми другими телами; также особливые опыты, деланные
различными способами для открытия причины электрических явлений. — СПб., 1804 (МСЦ-10070299)
5. Даннеманн Ф. История естествознания. — Directmedia, 2013. — С. 355. — 490 с. — ISBN
9785446071951.
6. Изобретатель и рационализатор. — Профиздат, 1968. — С. 28.
7