水果可以发电
所属学校:广州市海珠区晓园中学。 制作人:张昭豪、徐智峰、蔡健鹏。
指导老师:汤老师。
水果有许多的用处,例如:水果可以用来吃、还可以榨成果汁喝,但是大部分的人都不知道水果还有一个隐藏的作用——在一定条件下可以产生电。
我们是从哪里得知水果还有这个隐藏的作用呢?没错,就是从九年级的物理书55页的引言得知的——酸甜多汁的水果不仅可以为我们的身体提供能量,还可以发光呢!几只水果提供的电力足以点亮一排发光二极管!水果在这里扮演了“电源”的角色:它为发光二极管提供了“电压”,使自由电荷在电路中定向运动起来。我们将从物理学的角度来分析这个问题。
物理学, 是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学,简称物理。“物理”一词的最先出自古希腊文φυσικ,原意是指自然,泛指一般
的自然科学。在古希腊人那里,物理学就是“自然哲学”,出现了泰勒斯、阿基米德等一批著名的自然哲学家、科学家,“物理学”的名称就来自亚里士多德的《物理学》一书。后来牛顿的经典物理学奠基之作,就叫做《自然哲学之数学原理》。物理学主要分为力学、热学、光学、声学、电磁学、量子物理学这几个分支学科,而我们的水果发电就是涉及到了电磁学中的电学。
关于电学,我们初三也只学习了电流、电压、电阻、欧姆定律、电功率,这些基础的知识。但这些知识足够用来解释水果为什么可以发电这个问题,我们曾说过水果只有在一定条件下才可以产生电,那到底是什么条件呢?那我们还要了解一下水果电池的历史。
在西元1800年左右,伏特发明了一种电池,这种电池是由锌板和铜板做两极,两极间隔着涂上稀硫酸的布组成的。由于锌的离子化程度比铜强,所以锌金属就会在稀硫酸中放出电子成为离子。但铜却没有发生这样的变化。于是当两极间连接导线时,铜就会作为正极,锌作为负极,电流就会从铜流向锌,这样就形成了闭合回路,以形成一个正常的电路。同样的,
我们的水果电池也运用到了伏特的电池原理,伏特用到的稀硫酸其实就是带有酸性的物质,而水果中也带酸性的物质,所以我们所说的条件就是在水果中插入也片与铜片,然后连接导线就可以产生电了。
水果发电这一实验虽看起来这么简单,但也存在着许多技巧,例如:哪种水果产生的电多、哪些因素影响水果产生电,等等。在这之前,我与我的组员也曾做过这之类的实验,我们得到了一些结论可供大家参考:水果发电发出的电的大小与水果的成熟度与状态有关,与锌铜片的接触面积无关。而且水果产生的电流与电压不是很大,只有将水果串联才可以让一个LED灯正常发光。
关于水果发电实验的研究报告
制作人:张昭豪、徐智峰、蔡健鹏。
所属学校:广州市海珠区晓园中学。
指导老师:汤老师。
一
研究动机
在物理书上无意中看到两个火龙果可以让一排LED灯发光。当时我就很好奇,火龙果到底能否像书上写的一样能否可以发电,可以让LED灯发光呢?因此我就查了一些有关水果发电的资料,并决定找一些组员来尝试做这个实验。
二
研究目的
1. 研究哪种水果可以发电。
2. 每种水果发的电是否相同。
3. 哪种水果发的电多。
4. 要多少电才可以让一个LED灯发光。
5. 把水果榨成果汁能否发电。
6. 把水果和果汁串联能否可以让LED灯发光。
7. 水果的成熟度是否影响发电的大小。
三
研究设备及器材
我们准备了三个柠檬、两个苹果、两个橙子、两个火龙果(水果的成熟度各不同),一个电流表,一个电压表,一个榨汁机,一个G表,两个电池,七组锌铜片,若干导线,一个开关。(如下图1)
图1
四
研究过程与方法
1. 检验各个仪器能否正常使用。
2. 把水果分类按成熟度的不同分别测量其电流与电压。
3. 把水果都串联,试试能否让一个LED灯发光。
4. 把每种水果榨成果汁,分别测其电流与电压。
5. 把果汁都串联,试试能否让一个LED灯发光。
6. 把水果与果汁都串联起来,试试能否让一个LED灯发光。
五
研究日记
第一天
我们按照第一步检验出每个仪器都可以正常使用,分别拿了成熟度不同的苹果1、苹果2,柠檬1、柠檬2,橙子1、橙子2。因时间不够只测量了苹果1与苹果2的电压。
第二天
今天,我们用电压表分别测出了柠檬1、柠檬2、橙子1、橙子2的电压,并记录下来(如图2)。
第三天
我们把每一个水果都与一个LED灯串联起来,发现无论怎样LED灯都无法发光。所以,我们把所有的水果与LED灯串联起来,发现LED灯还是无法发光。
第六天
由于前三次的失败,我们停止了两天的实验,思考了两天,决定把水果榨成果汁试试发电的效果,并把数据记录下来(如图3)。
第七天
我们把所有的果汁与一个LED串联起来,发现LED灯发光了,但光亮程度微弱,不是很亮。所以我们把所有的水果与果汁与一个LED灯串联起来,发现LED灯的光亮程度强,并把数据记录下来。(图4)
五
实验遇到的问题
当我们把每个水果串联电流表和G表时,发现都无法测量出水果的电流,且一种水果产生的电压无法让一个LED灯发光。所以,我们决定删除测量电流这一环节,只测量起电压,而且我们准备的锌铜片也不够,所以就放弃了火龙果,只研究苹果、柠檬和橙子的电压和发电效果。
六
研究结果
图2
图3
图4
七
研究结论
经过这次的实验,我们最终还是成功验证了水果可以发电,且可以让一个LED灯发光。但水果产生的电流极小,又由于我们没有万用表,所以无法测出电流。我们还得到了一个结论:水果发电发出的电的大小与水果的成熟度与状态有关,与锌铜片的接触面积无关。
八
研究心得
经过这次的实验,让我们对电压表与电流表的使用更清楚,即培养了我们的科学实践能力、自主学习能力与动手能力,还培养了我们对物理学习的兴趣。
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