Задачи › Закон Ома, сопротивление

Картофельная батарейка

  1. Картофельная батарейка

    Санкт-Петербургская 2017/18, 8 кл.
    5/10

    Оборудование: картошка, медные и оцинкованные пластины, соль, лимонная кислота, мультиметр с проводами, светодиод, линейка, миллиметровка, тарелка и бумажные салфетки для поддержания чистоты на рабочем месте, канцелярский нож (по требованию) и овощерезка для нарезания картошки кружочками заданной толщины (по требованию).

    Часть 1 (12 баллов). Если подсоединить к картофелине два металлических электрода из разных материалов, между электродами возникает разность потенциалов. В первой части работы вам предлагается исследовать это явление.

    1. Измерьте зависимость напряжения холостого хода и силы тока короткого замыкания для картофельной батарейки от расстояния между электродами (3–5 точек). В этом пункте площадь электродов должна оставаться постоянной.

    2. При постоянном расстоянии между электродами измерьте зависимость напряжения холостого хода и силы тока короткого замыкания от площади электродов (3–5 точек).

    3. Попробуйте объяснить полученные зависимости и постройте графики полученных зависимостей в удобных координатах.

    4. Для фиксированных значений расстояния между электродами и площади электродов сравните параметры батарейки из обычной картошки, солёной картошки и картошки, натёртой лимонной кислотой.

    Часть 2 (3 балла). При помощи выданного оборудования сделайте батарейку для питания светодиода. Подробно опишите конструкцию вашей батарейки. Убедитесь, что Ваша батарейка способна зажечь светодиод (достаточно, чтобы вы могли увидеть слабое свечение светодиода). Напишите в отчёте, каким цветом светится светодиод. Измерьте напряжение на светящемся светодиоде и протекающую через него силу тока.

    Примечание. Выданный вам прибор (мультиметр) предназначен для измерения напряжения, силы тока и электрического сопротивления. Выбор измеряемой величины производится при помощи центральной ручки прибора, стрелочка на одном из концов ручки показывает на выбранный режим измерений. У мультиметра есть несколько режимов для измерения напряжения и силы тока, которые отличаются пределом измерений (то есть максимальным значением измеряемой величины). В режиме измерения напряжения величина предела измерений указана в вольтах, если предел обозначается просто числом, или в милливольтах, если после числа стоит символ m. Если мультиметр показывает 1 в левой части экрана, это означает, что измеряемая величина превышает предел измерений и нужно переключить прибор в режим с более высоким пределом. Провода должны быть подключены к нижнему гнезду мультиметра (клемма минус, обозначена значком заземления) и к среднему гнезду (клемма плюс). Верхнее гнездо предназначено для измерения больших токов и в настоящей работе не используется.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Решение

    Нарезаем картошку тонкими ломтиками, используя овощерезку. Зажимаем ломтик картошки между медной и цинковой пластинами, измеряем напряжение и силу тока.

    Для измерения зависимости от толщины складываем вместе несколько ломтиков. Для различного количества ломтиков картошки между электродами измеряем параметры батарейки. При этом напряжение холостого хода не меняется, сопротивление картошки растёт прямо пропорционально количеству ломтиков, поэтому сила тока изменяется обратно пропорционально количеству ломтиков.

    Измеряем зависимость параметров батарейки от площади электрода: для этого берём один ломтик и разрезаем его, уменьшая площадь. Напряжение остаётся постоянным, сила тока пропорциональна площади ломтика.

    Берём целый ломтик и натираем солью: сила тока оказывается значительно больше, напряжение практически не изменяется. Также натираем ломтик картошки лимонной кислотой и наблюдаем увеличение тока. Полезно немного подождать, чтобы картошка пропиталась солью или лимонной кислотой.

    Нам выдано три пары электродов, поэтому делаем три батарейки из одного ломтика картошки с лимонной кислотой максимальной площади, соединяем батарейки разными пластинами, получаем батарейку с тройным напряжением. Реально напряжение меньше, но получить порядка \(1{,}8\)–\(2\) В и силу тока около \(10\)–\(15\) мА реально. От этой батарейки зажигаем светодиод, он светится красным светом.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи