Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Исследовательская работа "Сравнительный тест алкалиновых батареек"

Исследовательская работа "Сравнительный тест алкалиновых батареек"

Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy


СВИДЕТЕЛЬСТВО СРАЗУ ПОСЛЕ ПРОСМОТРА ВЕБИНАРА

Вебинар «Подростковая лень: причины, способы борьбы»

Просмотр и заказ свидетельств доступен только до 22 января! На свидетельстве будет указано 2 академических часа и данные о наличии образовательной лицензии у организатора, что поможет Вам качественно пополнить собственное портфолио для аттестации.

Получить свидетельство за вебинар - https://infourok.ru/webinar/65.html

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:


Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №26 »

г. Междуреченска Кемеровской области






Научно-практическая конференция, секция «Физика»


«Сравнительный тест алкалиновых батареек»








Выполнил:

Ученик 9 «Б» класса

МБОУ СОШ № 26

Бойко Антон

Руководитель:

Коротун Галина Васильевна




Междуреченск 2015


Цель работы: выяснить, какими батарейками выгоднее пользовать в различные времена года.

Объектом нашего исследования является сравнение работы батареек типа ААА (мизинчиковые) трех производителей: Duracell, Космос, Daewoo.

Предмет: зависимость продолжительности работы батареек от температуры и зависимость продолжительности максимальной силы света от производителей батареек.

Гипотеза: Проектная работа опирается на предположение о том, что максимальную силу света различные виды батареек имеют разные промежутки времени и продолжительность работы разных батареек при различных температурах разная, а именно:

  • при комнатной температуре;

  • при отрицательной температуре.

В соответствии с целью, объектом, предметом нами определены задачи проекта:

1.Проанализировать научную литературу по теме проекта.

2.Провести опытно-экспериментальную работу по изучению зависимости продолжительности работы батареек от температуры и зависимости продолжительности максимальной силы света от производителей батареек.

3.Рассмотреть возможности практического применения изучаемой зависимости в жизни.

В работе над проектом применялись следующие методы исследования:

  1. теоретический анализ;

  2. эксперимент;

  3. наблюдение;

4. сравнение физических свойств.




Ведение

Батарея - устройство для накопления энергии. Такое определение можно дать и маховику, и часовой пружине, и дровам. Однако когда речь идёт о современных технологиях, под батареей обычно понимают автономную химическую систему, производящую электроэнергию - портативный источник питания для фонариков, видеокамер, ноутбуков.

Общая черта современных батареек заключается в том, что все они основаны на химических реакциях, работающих по одному и тому же принципу. Эти внутренние реакции в терминах химии - редоксы - окислительно-восстановительные реакции. Это означает, что батареи работают за счет окисления и восстановления молекул - то есть за счёт перетягивания ионов кислорода от одних молекул к другим. Такой же процесс окисления происходит и при реакции горения. Только в этом случае реакция происходит быстрее и она менее контролируема.

Во время окислительно-восстановительных реакций (при освобождении электронов из молекул) вырабатывается побочный продукт - создаётся электрический ток, способный нагреть нить накала лампочки фонарика или обеспечить работу сложной электронной схемы в компьютере или другом устройстве.

По этому принципу работают все современные батареи. Анод и катод, созданные из различных материалов (строго говоря, они должны обладать различным окислительным потенциалом, его ещё часто обозначают как E0), связаны друг с другом посредством третьего материала, называемого электролитом. Выбор материала для обоих электродов и для электролита достаточно широк, именно поэтому мы видим такое разнообразие батарейных технологий. Кроме того, от выбора материала зависит энергетическая плотность элемента (то есть количество энергии, которую может хранить батарея определённого веса и размера) и номинальное выходное напряжение.

Вы можете создать элемент питания в домашних условиях - с помощью лимона, полоски цинка и полоски меди. Сложнее будет тем, у кого дома нет ни цинка, ни меди.

По всей вероятности элементы питания изобретали дважды. По данным археологов, еще доисторические люди пользовались электрохимическими элементами, которые сегодня мы бы назвали батарейками. В 1932 году в Багдаде было сделано интересное открытие: возможно, возраст элементов питания - около двух с половиной тысяч лет. Первый примитивный элемент питания состоял из железного стержня, опущенного в медный цилиндр. Предположительно, была еще и жидкость, служившая электролитом. Только она не сохранилась до наших дней. Такое устройство было немногим сложнее металлических полосок в лимоне, оно вырабатывало ток, достаточный для нанесения слоя ценных металлов гальваническим методом, что позволяло меди сверкать как золото или серебро.

Второй раз элементы питания были изобретены при изучении анатомии лягушек.

Началось всё с опытов итальянского физика и анатома Луиджи Гальвани (1737-1798), производимых в Болонском университете. Было замечено, что если подвергнуть мышцы на лапках лягушки воздействию статического электрического заряда (полученного с помощью лейденской банки), то они сокращаются. В опытах по биоэлектрогенезу (так были названы сокращения мышц, коленный рефлекс) Гальвани также заметил сокращение мышц, если к ним приложить два разных металла. Он сделал вывод, что мышцы вырабатывают электричество.

Более значительный вклад для истории элементов питания сделал друг Гальвани по переписке, итальянский физик Алессандро Вольта (1745-1827). Вольта работал в университете в Паве, там он достиг тех же результатов, что и Гальвани. Но Вольта на этом не успокоился и провел серию собственных экспериментов.

Вольта сделал вывод, что причиной сокращения мышц лягушки стало электричество, вырабатываемое при соприкосновении двух различных металлов. Этот вывод противоположен выводу Гальвани. Чтобы доказать своё предположение, Вольта наполнил чашу соляным раствором и погрузил в неё две металлических дуги: одну - медную, вторую - цинковую. Это устройство, первый современный элемент питания, вырабатывало электричество за счет химических реакций металлов в растворах.

К 1800 году Вольта упростил устройство батареи. Теперь батарея представляла собой стопку пластинок, где между металлическими пластинками из меди или цинка находилась пластина из кожи, пропитанной раствором соли. В результате получилась так называемая гальваническая батарея, вырабатывающая электрический ток. Единица измерения электрического потенциала - Вольт - была названа в его честь.

С тех пор батарейки пережили множество модернизаций, но принцип их работы остался тот же.
















Практическая часть

Всегда возникает вопрос - какие батарейки лучше взять. Я сравнил батарейки типа ААА (мизинчиковые) трех производителей: Duracell, Космос,Daewoo. Я выбрал эти батарейки, потому что их используют туристы в налобных фонариках. В горах погода бывает разной с большим перепадом температур, поэтому батарейки должны быть надежными и выдерживать суровые условия. У алкалиновых (щелочных) батареек явное преимущество над (солевыми) углецинковыми. Принцип работы у них один и тот же, только электролиты разные: в обычных - это раствор соли (хлорида аммония), а в алкалиновых раствор щелочи. Из-за этого и разница заметная, а на морозе обычные батарейки вообще перестают работать. Именно поэтому я провёл сравнительный тест алкалиновых батареек.


Опыт первый

Я сравнил работу батареек при комнатной температуре. Для этого понадобился фонарик, измеритель яркости света и секундомер. Я снимал показания силы света через каждый час.

Я поставил задачу: узнать, какая батарейка дольше дает максимальную силу света. График 1

График 1.


По графику видно, что падение яркости света длиться в течение нескольких часов, но по достижению яркости до одной единицы она перестаёт снижаться. Дело в том, что при одной единице свет очень тусклый, но не погасает длительное время (более суток). Поэтому я решил не продолжать эксперимент более суток.


10ч

11ч

12ч

13ч

14ч

15ч

16ч

17ч

Duracell

5,1

4,5

4,1

3,2

3,0

2,7

2,6

2,1

2,0

2,0

2,0

1,9

1,8

1,7

1,7

1,6

1,4

1,3

Daewoo

3,4

3,0

2,9

2,9

2,8

2,8

2,8

2,8

2,7

2,6

2,6

2,5

2,3

2,1

2,0

1,7

1,3

1,0

Космос

4,1

3,2

3,0

2,8

2,5

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0


18ч

19ч

20ч

21ч

22ч

23ч

24ч

Среднее значение

1,2

1,1

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0

2,1

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

2,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,7

Таблица 1.


Из таблицы 1 видно, что наибольшую силу света выдаёт батарейка Duracell 5.2Кд, батарейка Космос 4.1Кд, и батарейка Daewoo 3.4Кд. Через час у батарейки Duracell сила света сильно упала до 4.5Кд, у Космос до 3.2. Меньше всех разница у Daewoo 3.0. Через три часа сила света у Daewoo и Космос почти сравнялись 2.9Кд и 2.8Кд, у Duracell сила света упала до 3.2Кд. Через семь часов сила света батарейки Daewoo 2.8Кд, Duracell 2.1Кд, Космос 1.9Кд. Через четырнадцать часов Daewoo 2.0Кд, Duracell 1.7Кд, Космос 1.0Кд. Через семнадцать часов Duracell 1.3Кд, Daewoo 1.0Кд, Космос 1.0Кд. Через двадцать один час результаты сровнялись до1.0Кд.


Вывод:

Из этого опыта я узнал, что батарейка Duracell работает дольше всех и выдаёт максимальную силу света, а батарейка Daewoo работает более стабильно, чем остальные.

Люксметр - это прибор для измерения освещённости. Простейший Люксметр состоит из селенового фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока, и измеряющего этот фототок стрелочного микроамперметра со шкалами, проградуированными в люксах. Показания люксметра зависят от состава излучения. Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемными устройствами оптического излучения в числовые значения. Предел допускаемого значения основной относительной погрешности измерения освещенности не более 8%.

Люксметр более высокого класса оснащается корригирующими светофильтрами, в сочетании с которыми спектральная чувствительность фотоэлемента приближается к чувствительности глаза; насадкой для уменьшения ошибок при измерении освещённости, создаваемой косо падающим светом; контрольной приставкой для поверки чувствительности прибора.

В своей работе мы воспользовались для градуировки микроамперметра из другой работы, так как не нашли промышленного фотометра.


Опыт второй.

Для этого опыта мне понадобился амперметр, термометр и морозильная камера. Замороженные батарейки до -150С я подключил к амперметру, и при падении силы тока на 0,1А записывал время.

Целью опыта было выяснить: какая батарейка работает дольше при температуре -150С, при этом сохраняя более высокую силу тока.

Результаты опыта в графике 2 и таблице 2.


График 2

График 2


0

10м

11м

12м

13м

14м

15м

16мин

17мин

Duracell

1,9

1,6

1,5

1,4

1,5

1,4

1,4

1,3

1,4

1,3

1,3

1,5

1,3

1,1

1,0

0,5

1,0

0

Космос

1,9

1,6

1,4

1,4

1,3

1,3

1,3

1,3

1,2

1,1

1,0

0,9

0,7

0,6

0,8

0,9

0


Daewoo

1,7

1,5

1,4

1,4

1,3

1,3

1,2

1,1

0










Таблица 2












Из таблицы 2 видно, что при включении батарейки Космос и Duracell работали с одинаковой силой тока 1.9А, а Daewoo 1.7A. Через минуту у Duracell и Космос результаты снизились до 1.6А, а у Daewoo до 1.5А. Через три минуты сила тока у всех трёх батареек сравнялась до 1.4А. Через семь минут сила тока у батареек Duracell и Космос была 1.3А, а у Daewoo 1.1A. Через восемь минут сила тока батарейки Daewoo упала до 0А, у Duracell до 1.4А, у Космос до 1.2А. Через тринадцать минут сила тока Duracell равнялась 1.1А, а Космос 0.6А. Через шестнадцать минут сила тока у батарейки космос упала до 0А, а у Duracell до 1.0А. Через семнадцать минут сила тока Duracell сравнялась с 0А.

Вывод: Из этого опыта выяснилось, что батарейка Duracell работала дольше остальных с наибольшей силой тока при температуре -150С, батарейка Космос отстала от нее не значительно, и самый худший результат показала Daewoo.

















Опыт третий.

Для этого опыта мне понадобился амперметр. При комнатной температуре я подключил батарейки в цепь с амперметром и записывал время при падении силы тока на 0,1А.

Целью опыта было выяснить: какая батарейка работает дольше при комнатной температуре, при этом сохраняя более высокую силу тока.

Результаты опыта в графике 3 и таблице 3

График 3

График 3.


0мин

1мин

2мин

3мин

4мин

5мин

6мин

7мин

8мин

9мин

10мин

Duracell

2,2

2,1

2,0

1,9

1,9

1,9

1,8

1,8

1,8

1,8

1,7

Космос

2,1

1,9

1,8

1,8

1,7

1,7

1,7

1,6

1,6

1,6

1,5

Daewoo

2,3

2,1

2,0

2,0

1,9

1,9

1,9

1,9

1,8

1,8

1,8


11мин

12мин

13мин

14мин

15мин

16мин

17мин

18мин

19мин

20мин

21мин

22мин

1,7

1,6

1,4

0,8

0,5

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

1,5

1,5

1,5

1,4

1,3

1,2

1,0

0,7

0,6

0,6

0,0

0,0

1,8

1,8

1,7

1,7

1,7

1,6

1,6

1,6

1,5

1,3

0,6

0,5

Таблица 3.

Из таблицы 3 видно, что при включении батарейки Космос работала с силой тока в 2.1А, Duracell с силой тока 2.2А, а Daewoo 2.3A. Через минуту у Duracell и Daewoo результаты снизились до 2.1А, у Космос результаты снизились до 1.9А. Через три минуты сила тока у Daewoo упала до 2.0А, у Duracell до 1.9А, у Космос до 1.7А. Через семь минут сила тока у батарейки Duracell упала до 1.8А, у Daewoo 1.9A, а у Космос до 1.6А. Через тринадцать минут сила тока батарейки Daewoo упала до 1.7А, у Duracell до 1.4А, у батарейки Космос до 1.5А. Через шестнадцать минут сила тока Duracell равнялась 0А, Космос 1.2А, а у Daewoo 1.6A. Через двадцать одну минуту сила тока у батарейки Космос упала до 0А, а у Daewoo до 0.6А. Через двадцать две минуты сила тока Daewoo сравнялась с 0А.


Вывод: Из этого опыта выяснилось, что батарейка Daewoo работала дольше остальных с наибольшей силой тока, батарейка Космос отстала от нее незначительно, и самый худший результат показала Duracell.















Заключение

1.Изучая теоретический материал, я пополнил свои багаж знаний, узнал много нового и полезного.

2.Строя графики, я научился анализировать полученные результаты.

3. Проведя эти опыты, я сделал вывод, что перед выбором батареек стоит задуматься, в каких условиях они будут использоваться. Из опыта следует, что в летнее время лучше использовать батарейки Daewoo, а для зимнего периода больше подходит Duracell.





14


Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs

Автор
Дата добавления 23.09.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров183
Номер материала ДВ-004491
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх