Сборка гальванического элемента

1.

СБОРКА
ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО
ЭЛЕМЕНТА
Литвинов Арсений Геннадьевич

2.

МБОУ СОШ №73 им. А. Ф. Чернонога
◦ Индивидуальный проект по предмету Физика.
◦ «Сборка гальванического элемента и испытание его в действии».
◦ Выполнил ученик
◦ 10 «В» класс
◦ Литвинов Арсений
◦ Руководитель проекта
◦ Беденко Л. К.
Воронеж, 2022

3.

План проекта
1) Введение.
2) Что такое гальванический элемент?
3) Опыт Луиджи Гальвани.
4) Как был изобретен Гальванический элемент?
5) Где применяется гальванический элемент?
6) Проектный продукт.
7) Измерение напряжения в вольтах на гальваническом элементе.
8) Список литературы.
9) Заключение.

4.

Введение
Фи́зика (от др.-греч. φυσική — «природный» от φύσις — «природа») — область естествознания: наука о наиболее общих
законах природы, о материи, её структуре, движении и правилах трансформации. Понятия физики и её законы лежат в
основе всего естествознания. Является точной наукой.
Поэтому я выбрал этот предмет для защиты проекта. Меня интересуют точные науки, с детства я стремился к ним, так же это
нужно для моей учебы, я собираюсь сдавать ЕГЭ в 11 классе по физике. Этот проект по физике я выбрал, потому что он мне
интересен, и я уже имел опыт сборки гальванического элемента. В ходе моего проекта вы узнаете как создавался
гальванический элемент, как он развивался, узнаете интересные факты о некоторых ученых, так же в качестве проектного
продукта, я представлю свой собственный гальванический элемент с моими улучшениями и наработками.
Цель работы: сборка и изучение гальванического элемента в действии
Объект исследования: гальваника
Предмет исследования: гальванический элемент
Задачи исследования: сборка гальванического элемента, его изучение, измерение показаний гальванического элемента,
изучение гальваники, изучение истории о известных ученных и повторение их опытов
Методы исследования: наблюдение, тестирование, фотографирование, счет, измерение, сравнение, эксперимент,
лабораторный опыт, анализ.

5.

Что такое гальванический элемент?
Гальвани́ческий элеме́нт (электрохимическая цепь) — химический
источник электрического тока, основанный на взаимодействии
двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к
возникновению в замкнутой цепи электрического тока.
Переход химической энергии в электрическую энергию происходит
в гальванических элементах.
Назван в честь Луиджи Гальвани .
Таким образом, гальванический элемент — это устройство, в
котором энергия окислительно-восстановительной химической реакции
превращается в электрическую.

6.

Первый гальванический элемент

7.

Опыт Луиджи Гальвани
Известность ученому принесли опыты по изучению
мышечного сокращения.
В 1771 Гальвани открыл феномен сокращения мышц
препарированной лягушки под действием электрического
тока. Меняя различные параметры опыта, он с
величайшей тщательностью исследовал этот феномен.
Вскоре он обнаружил, что мышцы сокращаются и в
отсутствие внешнего источника тока, при простом
наложении на них двух разных металлов, соединенных
проводником.
Это явление он объяснил существованием «животного
электричества», благодаря которому мышцы заряжаются.

8.

Как был изобретен гальванический элемент?
Итальянский физик и химик Алессандро Вольта, заинтересовавшись
опытами Гальвани, увидел совершенно новое явление — создание
потока электрических зарядов. Проверяя точку зрения Гальвани, А.
Вольта проделал серию опытов и пришёл к выводу, что причиной
сокращения мышц служит не «животное электричество», а наличие
цепи из разных проводников в жидкости. В подтверждение — А. Вольта
заменил лапку лягушки изобретённым им электрометром и повторил
все действия. В 1800 году А. Вольта впервые публично заявляет о своих
открытиях на заседании Лондонского королевского общества. В его
эксперименте проводник второго класса (жидкий) находится в
середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из
двух различных металлов. Вследствие этого возникает электрический
ток того или иного направления. Так он изобрел вольтов столб –
источник постоянного тока.

9.

Василий Владимирович Петров конструктор самой большой в мире батареи

10.

Где применяются гальванические элементы?
Гальванические элементы используются в системе сигнализации,
фонарях, часах, калькуляторах, аудиосистемах, игрушках, радио,
автооборудовании, пультах дистанционного управления, компьютерах.

11.

Tesla
В настоящее время компания TESLA совместно с
китайской компанией Contemporary Amperex
Technology Ltd (CATL) занимается разработкой батареи,
которая способна стабильно работать без
перезарядки 16 лет активного пользования или же 2
млн километров.

12.

Проектный продукт
В качестве проектного
продукта, я сделал сам
гальванический элемент,
повторил опыт
Алекссандро Вольта и
испытал его в действии

13.

Что я использовал
Для сборки простейшего гальванического
элемента я применял оцинкованную стальную
пластину, алюминиевую пластину ( в качестве
анода ), банку, медные провода ( в качестве
катода ), электролит, провода для соединения
элементов, мультиметр, паяльник, газовую
горелку, оловянный припой, паяльную кислоту,
флюс.

14.

Электролит
Электролит я сделал из очищенной воды и натриевой щелочи ( 12
грамм щелочи на 1 литр воды ): налил в стеклянную банку воду
комнатной температуры и осторожно засыпал щелочь, подождал,
чтобы щелочь прореагировала с примесями внутри, так как воду я
использовал не дистиллированную.
Выпал осадок, а это значит, что часть щелочи прореагировала с водой и
выпала в бесполезный осадок. Я добавил еще 1 грамм щелочи, чтобы
восстановить пропорции.

15.

Электроды: анод и катод
Затем нужно подготовить электроды. В качестве катода я взял
электротехническую медь из провода сечением 3мм. Хорошо
очистил и распустил провода, чтобы улучшить и увеличить контакт
поверхности с электролитом.
Следом я сделал анод. Изначально, я сделал анод из
оцинкованной стальной пластины, чтобы мой эксперимент был
максимально похож на эксперимент Алекссандро Вольта, но в ходе
моего опыта я заметил, что алюминиевый электрод при той же
площади вырабатывает большее напряжение, и я заменил
электрод на алюминиевый. Сделал я его из двух телевизионных
плат советского производства, спаяв их газовой горелкой. Паяльник
у меня мощный, но он не смог спаять (прогреть) такую массивную
деталь ( из-за большой теплоемкости алюминия ).

16.

Сборка
После всех процедур, я начал располагать
электроды в банке, таким образом, чтобы
они не пересекались, но и располагались
близко друг к другу. Аккуратно влил
электролит в банку и подождал некоторое
время.

17.

Гальванический процесс
Алюминий начал реагировать с щелочью. На
поверхности алюминия начали выделяться
пузырьки, это означает, что оксидная пленка
алюминия начала разрушаться так, как
щелочь разлагает оксидную пленку
алюминия. При таких малых концентрациях
анод будет работать долго, примерно
несколько лет.
Катод не разрушается, так как при любом
гальваническом процессе разрушается анод.

18.

Измерение напряжения в вольтах
на гальваническом элементе
Для измерения напряжения я воспользовался своим
мультиметром - это точный измерительный прибор
класса “B”. При измерении я буду полагаться на его
значения. Я подсоединил минусовой провод к аноду, то
есть алюминиевому электроду, а плюсовой провод к
медному электроду, то есть катоду. Мультиметр
стабильно показывал 1348 миллиВольт или же 1,348
Вольт, Я округлил до 1,3 Вольта. Я также измерил силу
тока, она оказалась 150 миллиАмпер или 0,15 Ампер,
Далее сила тока начала активно убывать (это
нормально для гальванического элемента такого типа).
Через Закон Ома я выяснил сопротивление данного
элемента под нагрузкой, оно составило 8,9 Ома, я
округлил до 9 Ом

19.

Результаты измерения
◦Напряжение = 1.3 Вольта
◦Сила тока = 0.15 Ампер
◦Сопротивление = 9 Ом
Мой простейший гальванический элемент собран и
проверен в действии точным измерительным
прибором

20.

Список литературы
1)
GetAClass
Физика
в
опытах
https://www.youtube.com/watch?v=jV2i1lpcyyE
и
2) Огненное ТВ:https://www.youtube.com/watch?v=aYfYwmWBlQU
https://www.youtube.com/watch?v=pHeAsr7iNLU
https://www.youtube.com/watch?v=aL2oGiAajzE
https://www.youtube.com/watch?v=DRMfnljGVOQ
https://www.youtube.com/watch?v=_ePEcEmhRdo
3) Wikipedia: https://ru.wikipedia.org/
4) Гальванический цех: Друзья
экспериментах:

21.

Заключение
В ходе подготовки проекта и его
выполнение я сделал, свой
собственный гальванический
элемент, повторил опыт
Алекссандро Вольта, измерил
силу тока, напряжение,
сопротивление гальванического
элемента. Разобрался со многими
проблемами при конструировании
элемента, понял его работу,
обогатил свои знания о
гальванике и рассказал о своих
успехах одноклассникам.

22.

Спасибо за внимание
◦ Аыва