Исследовательская работа "Альтернативные источники тока."

Альтернативные источники тока.

ВЫПОЛНИЛИ: Карачаева Анна Евгеньевна, Дулова Кристина Сергеевна обучающиеся 9 «а» класса МКОУ СОШ № 1 им. Г. Г. Малкова п. Жигалово ул. Советская 48 РУКОВОДИТЕЛЬ: Галичина Лариса Михайловна учитель физики

2014 год п. Жигалово

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире человечество нуждается в электроэнергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, гак и в бытовых нуждах каждого из нас. На ее выработку тратится много средств. И поэтому счета за электроэнергию растут каждый год. Сейчас ученые всего мира ищут новые способы добычи энергии: солнечные батареи и ветряные мельницы достаточно хорошо всем известны. Но солнечную энергию мы можем использовать только в безоблачную погоду или в экваториальных широтах, и ветер не всегда дует. Поэтому мы решили найти способ обеспечения электричеством, для начала, хотя бы одной комнаты.

Проблема: В настоящее время электричество дорожает, а количество электроприборов увеличивается, следовательно, расходы растут. Можно ли с помощью альтернативных источников электроэнергии обеспечить электричеством, например, ванную комнату?

Методы исследования: изучение литературы по данной теме, проведение соответствующих опытов. Выводы.

Предмет исследования: источники электрического тока

Цель исследования: выяснить, возможно ли обеспечить электричеством ванную комнату с помощью альтернативного источника тока.

Задачи:

1. Изучение литературы по данной теме;

2. Выдвижение гипотезы и последующее ее опровержение или доказательство;

3. Экспериментально найти возможность обеспечение электроэнергией;

4) Сделать вывод

Гипотеза: «Можно обеспечить электроэнергией ванную комнату с помощью альтернативного источника тока»

1. Источники тока.

1.1. Открытие гальванического элемента

Профессор анатомии Болонского университета JI. Гальвани, занимаясь исследованием внутренних органов препарированной лягушки, заметил подергивание ее лапки при прикосновении к ней скальпелем. Гальвани решил, что причиной этих подергиваний являются искры от электростатической машины, стоящей рядом на лабораторном столе, с которой работал один из его ассистентов. Он стал изучать обнаруженное явление. Сначала ученый работал с электростатической машиной, затем во время грозы проводил наблюдения на железном балконе своего дома. Продолжая опыты в лаборатории, он пришел к заключению, что сокращения мышц лягушки возникают без какого-либо воздействия внешних электрических источников.

Один из экспериментов Гальвани выглядел следующим образом. К позвоночнику препарированной лягушки, лежащей на железном листе, с помощью крючка прикреплялась медная проволока. Прикосновение другого конца проволоки к листу приводило к сокращению мышц лягушки. По мнению Гальвани, причина этого явления заключается в том, что в тканях лягушки вырабатывается животное электричество подобно тому, как это происходит в органах электрических рыб. Это электричество, являющееся «нервным флюидом», протекает по образовавшейся замкнутой цепи и вызывает сокращения мышцы.

1.2. Вольтов столб

В 1792 г., познакомившись с работой Гальвани, изучением описанного явления стал заниматься Вольта. Он получил те же результаты, но дал им

другое объяснение. Он заметил, что интенсивность сокращений мышц лягушки зависит от того, какие употребляются металлы, и что одинаковые металлы не вызывают или почти не вызывают реакции. Вольта пришел к выводу, что источником электричества являются не процессы, происходящие в организме лягушки, а контакт двух разнородных металлов. Лягушка же представляет собой лишь своеобразный измерительный прибор - «электрометр, в десятки раз более чувствительный, чем даже самый чувствительный электрометр с золотыми лепесточками». Результатом исследований Вольты было изобретение им первого источника электрического тока, получившего название вольтова столба (рис. 13).

Столб состоял из наложенных друг на друга гальванических пар - круглых пластинок из цинка и меди, серебра и цинка или меди и олова, отделяемых друг от друга картонными или тканевыми прокладками, пропитанными соленой водой. При замыкании проводником верхней и нижней пластинок столба возникала электрическая искра, а при прикосновении к столбу рукой Вольта ощущал покалывание, аналогичное покалыванию, получаемому при разряде лейденской банки.

Но в отличие от последней, действие столба не прекращалось, а продолжалось длительное время. Жжение в руке «не только не утихает, но делается все сильнее и сильнее, становясь скоро невыносимым, до тех пор, пока цепь не разомкнётся», - отмечал Вольта.

Получается, об электричестве люди знали уже в 1700 году, но добывать его в Гигантских масштабах научились только 100 лет назад. Его добывали из тепла, силы воды, внутренней энергии атома, силы ветра.

1.3 Устройство источников тока

В основе принципа гальванического элемента или аккумулятора - раствор кислоты или щелочи и взаимодействующие с ними металлы. Эти растворы можно создать в лабораториях, домашних условиях, так как кислота содержится в продуктах питания и в других веществах. К примеру, в лимоне, что очевидно, но и в картофеле тоже. В нём не так много кислоты, как в аккумуляторе и она не такая мощная, но это кислота. Также кислота содержится в достаточном количестве в апельсинах, в соленых огурцах и помидорах, но везде в разных количествах. Значит, практически все продукты питания, в той или иной мере, могут быть источниками тока. Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию. В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника. Полюса источника тока накапливают положительные и отрицательные заряды. Этот процесс разделения на положительные и отрицательные заряды называется электролизом. Или, говоря научным языком, это совокупность химических процессов, происходящих в электролите при прохождении через него постоянного электрического тока, когда положительно заряженные ионы движутся к катоду, а отрицательно заряженные - к аноду.

Существуют различные виды источников тока: механический источник тока,

тепловой, световой и химический. Нас будет интересовать только химический источник тока

- в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую. Например, гальванический элемент - в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень - положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд - отрицательным электродом. Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею. Так выглядят практически все источники тока, которыми мы пользуемся. Они могут отличаться по форме и размеру, но все будут похожи тем, что внутри каждого источника идет химическая реакция - разделение на заряды. Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Аккумуляторы - в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах. Каждый источник постоянного напряжения имеет свой потенциал напряжения.

2. Практическая часть.

Вся наша работа была основана на изучении альтернативных источников тока. Альтернативная энергия — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные. Изучение альтернативных источников тока изучалось нами в двух направлениях: первое - проверка продуктов питания на способность выделять электрическую энергию, второе - проверка бытовых растворов на возможность создавать электрический ток.

Опыт № 1.

Цель: Выяснить, какие, из возможных источников тока, в домашних условия могут дать наибольшее напряжение.

Описание:. Для этого нам необходим был вольтметр, электроды (обязательно два разных металла, в нашем случае - медь и цинк) и провода (соединительные контакты). Таких источников достаточно много и проверить все мы не сможем, поэтому взяли из фруктов яблоко и лимон, из овощей - картофель.

Опыт №2

Цель: Проверить способность разных растворов создавать электрический ток.

Описание: Для примера взяли следующие растворы: стиральный порошок, лимонная кислота, медный купорос, яблочный уксус, мыло, соль. Результаты приведены в таблице:

Источник тока

Напряжение

Стиральный порошок

0.5V

Лимонная кислота

0.5V

Яблоко

0.5V

Картофель

0.6V

Лимон

0.5V

Мыло

0.6V

Соль

0.4V

Медный купорос

0.8V

Яблочный уксус

0.4V

Опыт №3

Цель: Проверить как влияет расстояние между электродами на напряжение, создаваемое ими

Описание: Работая с источниками тока, для точности наших исследований, мы также выяснили следующее: влияет ли расстояние между электродами на напряжение, которое они создают. Мы изменяли расстояние между пластинами, подключая их к вольтметру, и пришли к выводу, что расстояние между пластинами не влияет на создаваемое ими напряжение.

Опыт №4

Цель: Проверить влияет ли на напряжение живой организм находящийся в

данном растворе

Описание: В пространство между электродами, заполненное мыльным раствором, мы поместили руку. Вольтметр показывал тоже самое напряжение, поэтому теоретически ванна, которую мы принимаем ежедневно, является альтернативным источником тока, даже в тот момент, когда мы в ней находимся.

Опыт №5

Цель: Проверить достаточно ли создаваемого напряжения для работы низковольтовых ламп.

Описание: К электролитической ванне мы подключали низковольтовую лампочку, к сожалению, напряжение нашего источника тока было недостаточного для того чтобы «зажечь» хотя бы одну лампочку, тогда мы попробовали воспользоваться сигналом SOS на сотовом телефоне и у нас все получилось.

Опыт №6

Цель: Проверить как изменяется напряжение при последовательном соединении источников тока.

Описание: Берем два одинаковых источника тока (раствор медного купороса) и подключаем его сначала последовательно, за тем параллельно к вольтметру. Наблюдая за показаниями, выясняем, что при последовательном соединении напряжение увеличивается, а при параллельном не меняется.

Заключение.

Несмотря на то, что мы не смогли осветить хотя бы одну комнату, мы считаем, что последовательное соединение электродов в ванне, может привести к увеличению напряжения. А за альтернативными источниками питания большое будущее...

Если будут изготовлены низковольтовые лампы 0.5-1 В, то данные источники тока можно будет использовать в детских игрушках.

Литература.

1. «Беседы по физике. Часть 2» М.И. Блудов. Москва «Просвещение» 1985 г.

2. «Хрестоматия по физике» Б.И. Спасский. Москва «Просвещение» 1982 г.

3. Физика 8 класс А.В. Перышкин. DPOOA, Москва 2005 г.

4. Http://class-fizica.narod.ru/8_25.htm

5. www.profips.ru/Enciclopedia/tek_6/html

6. http://ru.rn.wikipedia.org/wiki/Источники тока/html