Энергетика глазами учащихся средних общеобразовательных учреждений

Группа авторов, 2017

В сборнике представлены статьи учащихся средних общеобразовательных учреждений Алтайского края, принявших участие в работе краевой научно-практической конференции с международным участием «Энергетика глазами молодых» в рамках II Всероссийского фестиваля по энергосбережению «#ВместеЯрче». Конференция проходила с 24 апреля по 5 мая 2017 года в ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» на базе энергетического факультета и кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» при участии Краевого государственного бюджетного учреждения дополнительного образования «Краевой центр информационно-технической работы» (КЦИТР) и организационной поддержке Методической школы им. О. И. Хомутова. Материалы изданы в авторской редакции.

Разработка элемента питания из доступных материалов

Воропай К. Ю. — ученик 8 класса, Бабанина Н. А. — учитель физики. РФ, Алтайский край, Славгородский район, г. Славгород, МБОУ «СОШ № 15»

Мы все прекрасно знаем, что для работы плейера, мобильного телефона, наушников или карманного фонарика нужен источник электрической энергии. В переносных устройствах такой источник — это батарейка. А задумывались вы хотя бы раз над тем, что же такое батарейка, из чего она состоит, какое влияние оказывает на человека и, существуют ли другие заменители источника электрической энергии? Данная тема нас очень заинтересовала, поэтому мы решили посвятить проект изготовлению необычного источника энергии. В нашей исследовательской работе мы расскажем, как собрать гальванический элемент из доступных и экологически чистых материалов и докажем, что он может работать как обычная батарейка, но определенное время. И к тому же сейчас очень актуален вопрос поиска биологических источников энергии, чтобы не загрязнять планету, а использовать то, что есть в природе.

Гипотеза: промышленные элементы питания можно заменить самодельными источниками получения энергии: монетно-энергетическими батарейками.

Цель работы: разработать способ сборки источника электрического тока из подручных материалов.

Объект: получение электроэнергии.

Предмет: элемент питания.

Задачи исследования:

— собрать необходимые материалы для создания данной батареи;

— собрать модель источника питания;

— исследовать условия работы батарейки и влияние внешних факторов на её работоспособность;

— проанализировать результаты и сделать выводы.

Методы: анализ, моделирование, эксперимент, наблюдение, сравнение.

Батарейки из подручных материалов можно использовать дома или на даче для подсветки. Полученные нами результаты о живой природе можно продемонстрировать на уроках «окружающего мира», а знания об электрическом токе пригодятся в дальнейшей учебе. Батарейка — обиходное название источника электричества для питания разнообразных устройств. Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки. Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани разработал неверное, однако его опыты стали 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. Любая батарея состоит из трёх основных элементов — двух электродов, называемых анодом и катодом, и электролита, находящегося между ними. Возникновение электрического тока — это побочный результат окислительно-восстановительной реакции, идущей между электродами. Выходной ток, напряжение и другие параметры батареи зависят от выбранных материалов анода, катода и электролита, а также конструкции самой батареи. Все батареи можно разделить на два больших класса — первичные и вторичные. Первыми серийно выпускаемыми элементами питания стали сухие батарейки. Наследники изобретения Лекланше, они являются самыми распространенными в мире. В общем, «говорим батарейка, подразумеваем — сухой элемент». Объясняется такая популярность, во-первых, их дешевизной, а во-вторых, тем, что этим именем называют сразу три разных химических системы: хлорноцинковые, щелочные и марганцево-цинковые батареи. Их имена дают представление о химических системах, на базе которых они созданы.

Отрицательное воздействие батарейки на организм человека.

Батарейки — это химические устройства, элементы которых вступают в реакцию, давая на выходе электричество, которым мы и пользуемся. Элементы эти, в основном, токсичны и опасны: свинец (накапливается в организме, поражая почки, нервную систему, костные ткани); кадмий (вредит легким и почкам); ртуть (поражает мозг и нервную систему); никель и цинк (могут вызывать дерматит); щелочи (прожигают слизистые оболочки и кожу) и другие.

С другой стороны, материалы, из которых сделана батарейка, это ценный ресурс: существуют технологии, которые позволяют извлечь из использованной батарейки все металлы и заново пустить их в дело — использовать в металлургии или для производства новых батареек. По статистике, каждая семья ежегодно выбрасывает до 500 грамм использованных элементов питания. Суммарно в области набирается 2-3 тысячи тонн батареек. Ядовитые вещества из батареек проникают в почву, в подземные воды, попадают в море и в водохранилища, из которых мы пьем воду, не думая, что вредные химические соединения с кипячением не исчезают, не убиваются — они ведь не микробы. Трудно представить, какой наносится вред экологии в глобальном масштабе.

Экспериментальная часть

Изготовление монетно-энергетической батарейки

В изученной нами литературе мы нашли много способов по изготовлению самодельных батареек. Такие батарейки экологически безопасны, не токсичны, не требуют специального хранения и утилизации. При помощи таких самодельных батареек можно даже зажечь светодиод для подсветки или освещения дачи.

Конец ознакомительного фрагмента.