Множество вещей, созданных человеком для своего удобства, развлечения и т.д. работают на электричестве. Вечером зажигаются фонари на улице. В домах включается свет, телевизоры, работают холодильники, часы, заряжаются мобильные телефоны.
Поэтому электрических розеток уже не хватает. Слишком много затрачивается электроэнергии. Я задумался, а можно ли как-то сэкономить электроэнергию? Если осуществить это в рамках одной квартиры, то это очень мало. Но ведь мы живем в Москве! И если рассмотреть этот вопрос в рамках огромного города, то получится весьма существенно…
(Слайд 3)
Мои цели
1. Придумать альтернативный источник энергии.
Задачи
Изучить теорию вопроса.
Изготовить батарейку из лимона или воды с солью, попробовать с её помощью заставить работать какой-нибудь электронный прибор.
(Слайд5)
Электрический ток и условия его возникновения
Когда говорят об использовании электрической энергии в быту, на производстве или транспорте, то имеют в виду работу электрического тока. Электрический ток проводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.
Что такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам времени?
Слово «ток» означает движение или течение чего-то.
Что может перемещаться в проводах, соединяющих электростанцию с потребителями электрической энергии?
Я узнал, что в телах имеются электроны, движением которых объясняются различные электрические явления. Электроны и более крупные частицы вещества – ионы обладают отрицательным электрическим зарядом (а бывают позитроны и положительно заряженные ионы – они несут заряд «+»). Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.
Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в этом проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникнет электрический ток.
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительно поддерживаться источниками электрического тока.
Источники тока бывают различные, но в каждом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определенном направлении, возникнет электрический ток.
В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.
(Слайд 6)
Как устроена обычная батарейка
Возьмем в руки обычную электрическую батарейку и рассмотрим её.
Я вижу на ней «плюс» и «минус» - значки, отмечающие её полюса. Если присоединить их к лампочке от карманного фонарика, то она зажжется. Что заставило её гореть? Ясно, что по ней побежали от одного полюса батареи к другому электрические заряды, другими словами, потек электрический ток.
Почему же он не течет внутри самой батарейки, когда она ни к чему не присоединена? Заряды-то на ее полюсах разноименные и хотели бы притянуться друг к другу. Значит, внутри батарейки им что-то мешает соединиться, какая-то сила раздвигает их. А вот через лампочку и проводки – бегите себе, заряды, пожалуйста. Но лишь только перебегут они от одного полюса к другому, только встретятся, как опять эта сила разлучит их, разведет по полюсам, чтобы снова помчались они через лампочку. Так и течет без перерыва электрическая речка по замкнутому кругу, сколько сил у батарейки хватит.
Какие бы источники электрического тока мы не использовали, заставить их работать сможем лишь тогда, когда соединим их полюса проводами и приборами. Иначе говоря, мы должны образовать электрическую цепь. В отличие от обычной речки, текущей только сверху вниз, электрический ток должен течь лишь по замкнутым путям. Роль насоса, перекачивающего воду из нижнего течения реки назад, на высоту, играют источники тока, «перекачивающие» внутри себя заряды с одного полюса на другой.
Понятно, что маленькие электрические батарейки, которыми мы пользуемся сегодня, - не слишком мощные источники тока. Поиск новых, более «солидных» источников, продолжается уже около двух столетий.
(Слайд 7)
Какие бывают источники электроэнергии
В настоящее время для получения электрической энергии используется:
- энергия падающей воды, приливов и отливов морей и океанов (работа гидроэлектростанций),
- атомная энергетика (атомные электростанции, корабли, подводные лодки, авианосцы, ледоколы),
- механическая энергия ветра (ветряные мельницы, парусники, яхты),
(Слайд 8)
- энергия переработки полезных ископаемых: газа, нефти, торфа, каменного угля (ТЭЦ, двигатели внутреннего сгорания, отопление помещений),
- биотопливо (получаемое в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои),
- энергия химических реакций (аккумуляторы, гальванические элементы),
- солнечная энергия (солнечные батареи, излучатели и генераторы тепла, вычислительная техника).
У каждого источника энергии есть свои «минусы». Ядерная энергия преобразуется в электрическую на атомных электростанциях. Это очень опасно. Ярким примером является авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году, когда в результате взрыва произошла утечка радиации, что повлекло за собой заражение местности. Люди получили опасное для жизни радиоактивное облучение.
Ветер – явление временное, и при его отсутствии ветроэлектродвигатели прекращают работу.
Излучение Солнца – основной источник энергии на Земле. Но наша страна находится в Северном полушарии и испытывает недостаток солнечной активности, особенно зимой.
Энергия приливов и отливов используется в той местности, которая расположена в непосредственной близости с источником – морем, океаном. Большие реки находятся в Сибири. Чтобы доставить электрический ток в города европейской части России или районы Крайнего Севера, необходимо протянуть многокилометровые линии электропередач. Будут потери электроэнергии.
Запасы ископаемого топлива на земле ограничены, уже в начале ХХ века учеными составлялись взвешенные и обоснованные прогнозы.
Растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. А значит в скором будущем могут возникнуть проблемы с продуктами питания.
Мировые цены на нефть бьют все мыслимые и немыслимые рекорды, а значит, дорожают и бензин, и топливный мазут, и электричество, следом за ними – и всё остальное. Эксперты говорят, что это лишь начало, и ратуют за переход на альтернативные энергоносители.
Рассмотрев виды источников тока и проанализировав их недостатки, я предлагаю альтернативный способ. Таковым может быть использование цитрусовых и применение солевых растворов.
(Слайд 9)
Вот как я это делал
В прошлом году я участвовал в Открытом смотре-конкурсе творчества учащихся «От замысла – к изобретению» и получил в подарок за победу в нем набор «Юный физик». Используя набор и инструкцию к нему, читая статьи в интернете и энциклопедии «Я познаю мир», я задумал проект «Альтернативные источники энергии».
В лимоне присутствует кислота, которая взаимодействует с медью и цинком. При этом цинк разъедается ржавчиной и получает отрицательный заряд. Медь выделяет водород и заряжается положительно. Так получается электрический ток. Первый элемент, изобретенный Алессандро Вольта почти двести лет назад, был именно таким. Ученый использовал для опытов кислоту.
От полученных батареек работают мелкие бытовые приборы (например, часы); если взять 17 лимонов, можно зарядить мобильный телефон.
(Слайд 10)
Лимонная батарейка
Для лимонной батарейки мне понадобилось четыре лимона (достаточное количество для работы часов), медный провод, фольга и часы.
Провод я разрезал на 5 частей, одну сторону каждой из трех частей провода обмотал фольгой.
Полученные провода последовательно воткнул в лимоны, к первому и последнему подсоединил часы. Необходимое количество лимонов я нашел опытным путем. Получилась электроцепь, позволяющая оживить часы.
На фото видно, что часы работают.
(Слайд 11)
Солевая батарейка
Для того, чтобы сделать солевую батарейку мне понадобилась вода, соль, четыре стакана, фольга и медный провод. В стаканы я налил воду и насыпал соль, затем размешал. На краях стаканов скотчем закрепил провода, с одной стороны обмотанные фольгой, крайние провода соединил с часами. Часы работают.
(Слайд 12)
Экология и альтернативные источники энергии
К теме альтернативных энергоносителей, ещё недавно занимавшей почти исключительно экологов и климатологов, сегодня проявляют интерес широкие круги населения. Замена традиционных источников энергии новыми, экологически чистыми, до сих пор продолжает оставаться несбыточной надеждой. Заменить нефть, газ, уголь, атомную энергию пока нечем.
Окружающая среда очень загрязнена. В городах работают заводы, фабрики. Множество машин загрязняют воздух, которым мы дышим. Леса и сады - это легкие планеты. Считаю, что лимонный или яблоневый сад улучшат экологическую обстановку в любом городе. Растения выделяют кислород, очищают воздух, которым мы дышим, в жаркое время деревья образуют тень, под которой люди могут укрыться от палящего солнца и т. д.
Фрукты, выращенные в черте города у автомагистралей, употреблять в пищу нельзя, так как во время роста они впитывают в себя вредные вещества, выделяемые в атмосферу машинами и т.д., но их можно использовать как альтернативные источники энергии.
Я решил начать с себя и посадил дома лимонное дерево, плоды которого можно использовать для работы часов и других электроприборов.
(Слайд 13)
Выводы
1. Я изучил, как возникает электрический ток и что является источником электрической энергии, читая статьи энциклопедий и интернета. Во время постановки опытов из набора «Юный физик», я выяснил, что соки фруктов и овощей всегда кисловатые (это можно легко проверить, попробовав лимон или апельсин). Поэтому, если опущенные в кислую или соленую среду кусочки металлической проволоки последовательно соединить, то потечет электрический заряд – возникнет электрический ток.
2. Это был для меня ценный опыт, который показал, что можно самостоятельно изготовить батарейку из подручных материалов для маломощных бытовых электроприборов. Я изготовил батарейки из лимона и воды с солью, с их помощью заставил работать электронные часы.
А еще я убедился в том, что используя альтернативные источники энергии, мы делаем вклад в общую экономию энергоресурсов, а значит и в сбережение природы.
(Слайд 15)
Литература
Инструкция к набору «Юный физик»
Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2000.
Я познаю мир: Дет.энцикл.: Физика / Сост., худож. А.А.Леонович; Под общ. ред. О.Г. Хинн. – М.: ТКО «АСТ», 1996.
