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