Электричество в жизни растений исследовательская работа. Исследовательская работа «Природные источники электрической энергии»

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

Исследовательский проект по теме: «Электричество в растениях». Электричество в жизни растений исследовательская работа


Проект по теме "Живое электричество"

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым

Крымский кон­курс исследовательских работ и проектов школьников 5-8 классов «Шаг в науку»

Тема: Живое электричество

Работу выполнила:

Асанова Эвелина Асановна

ученица 5 класса

МБОУ «Веселовская средняя школа»

Научный руководитель:

Аблялимова Лиля Ленуровна,

учитель биологии и химии

МБОУ «Веселовская средняя школа»

с. Веселовка – 2017

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение……………………………………………………………..…3

2.Источники электрического тока…………………………..…….……4

2.1. Нетрадиционные источники энергии………………………….…..4

2.2. «Живые» источники электрического тока………………………...4

2.3. Фрукты и овощи как источники электрического тока…………...5

3. Практическая часть……………………………..………….…………6

4. Заключение……………………………………………….………..…..8

Список источников литературы………………………………………….9

  1. ВВЕДЕНИЕ

Электричество и растения – что может быть общего у них? Однако еще в середине XVIII века естествоиспытатели поняли: эти два понятия объединяет какая-то внутренняя связь.

Люди столкнулись с «живым» электричеством еще на заре цивилизации: им была известна способность некоторых рыб с помощью какой-то внутренней силы поражать добычу. Об этом свидетельствуют наскальные рисунки и начертания некоторых египетских иероглифов, изображающих электрического сома. И не его одного выделяли тогда по этому признаку. Римские врачи умудрялись использовать «удары» скатов для лечения нервных болезней. Очень много сделано учёными в изучении удивительного взаимодействия электричества и живого, но многое пока ещё скрывает от нас природа.

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н.э. Он обнаружил, что янтарь, потертый о шерсть, приобретет свойства притягивать легкие предметы: пушинки, кусочки бумаги. Позже считалось, что таким свойством обладает только янтарь. Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце XVII века итальянским ученым Луиджи Гальвани. На самом деле целью изысканий 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 дал неверное. Будучи врачом, а не физиком, он видел причину в так называемом «животном электричестве». Свою теорию Гальвани подтверждал ссылкой на известные случаи разрядов, которые способны производить некоторые живые существа, например «электрические рыбы».

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведенные Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шелк, а другой – при трении смолы о шерсть. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввел немецкий естествоиспытатель Георг Кристоф. Первым количественным исследователем был закон взаимодействия зарядов, экспериментально установленный в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов.

  1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Прежде чем электрический ток попадет к нам в дом, он пройдет большой путь от места получения тока до места его потребления. Ток вырабатывается на электростанциях. Электростанция - электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектрические станции (ГЭС), гидроаккумулирующие электростанции, атомные электростанции (АЭС).

    1. НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Кроме традиционных источников тока существует множество нетрадиционных источников. Электричество, по сути, можно практически получать из всего, что угодно. Нетрадиционные источники электрической энергии, где невосполнимые энергоресурсы практически не тратятся: ветроэнергетика, приливная энергетика, солнечная энергетика.

Есть  и другие предметы, которые на первый взгляд не имеют никакого отношения к электричеству, однако могут служить источником тока.

    1. «ЖИВЫЕ» ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

В природе есть животные, которых мы называем «живыми электростанциями». Животные очень чувствительны к электрическому току. Даже незначительной силы ток для многих из них смертелен. Лошади погибают даже от сравнительно слабого напряжения в 50-60 вольт. А есть животные, которые не только обладают высокой устойчивостью к электрическому току, но и сами вырабатывают ток в своём теле. Это рыбы - электрические угри, скаты, и сомы. Настоящие живые электростанции!

Источником тока служат особые электрические органы, расположенные двумя парами под кожей вдоль тела - под хвостовым плавником и на верхней части хвоста и спины. По внешнему виду такие органы представляют продолговатое тельце, состоящее из красновато-желтого студенистого вещества, разделённого на несколько тысяч плоских пластинок, ячеек-клеток, продольными и поперечными перегородками. Что-то вроде батареи. От спинного мозга к электрическому органу подходит более 200 нервных волокон, ответвления от которых идут к коже спины и хвоста. Прикосновение к спине или хвосту этой рыбы вызывает сильный разряд, который может мгновенно убить мелких животных и оглушить крупных животных и человека. Тем более, что в воде ток передаётся лучше. Оглушённые угрями крупные животные нередко тонут в воде.

Электрические органы – средство не только для защиты от врагов, но и для добычи пищи. Охотятся электрические угри ночью. Приблизившись к добыче, произвольно делает разряд своих «батарей», и всё живое – рыбы, лягушки, крабы - парализуются. Действие разряда передаётся на расстояние в 3-6 метров. Ему остаётся только заглотать оглушённую добычу. Израсходовав запас электрической энергии, рыба долгое время отдыхает и пополняет её, «заряжает» свои «батареи».

2.3. ФРУКТЫ И ОВОЩИ КАК ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Изучив литературу, я узнала, что электроэнергию можно получить из некоторых фруктов и овощей. Электрический ток можно получить из лимона, яблок и, самое интересное, из обычного картофеля – сырого и вареного. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.

Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек.

  1. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Срезы листьев, стебля всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани. Если взять лимон или яблоко и разрезать, а потом приложить к кожуре два электрода, то они не выявят разницы потенциалов. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой к внутренней части мякоти, то появится разность потенциалов, и гальванометр отметит появление силы тока.

Я решила проверить на опыте и доказать, что в овощах и фруктах есть электричество. Для исследований мною были выбраны следующие фрукты и овощи: лимон, яблоко, банан, мандарин, картофель. Отмечала показания гальванометра и, действительно, в каждом случае получала ток.

Выводы

В результате проделанной работы:

1. Я изучила и проанализировала научную и учебную литературу об источниках электрического тока.

2.Познакомилась с ходом работы по получению электрического тока из растений.

3. Доказала, что в плодах различных фруктов и овощей есть электричество и получила необычные источники тока.

Конечно, электрическая энергия растений и животных, в настоящее время не могут заменить полноценные мощные источники энергии. Однако и недооценивать их не стоит.

  1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для достижения цели моей работы решены все поставленные задачи исследования.

Анализ научной и учебной литературы позволил сделать вывод о том, что вокруг нас очень много предметов, которые могут служить источниками электрического тока.

В ходе работы рассмотрены способы получения электрического тока. Я узнала много интересного о традиционных источниках тока - различного рода электростанциях.

С помощью опыта показала, что можно получить электроэнергию из некоторых плодов, конечно, это небольшой ток, но сам факт его наличия дает надежду, что в последующем такие источники можно будет использовать в своих целях (зарядить мобильный телефон и др.). Такие батареи могут использовать жители сельских районов страны, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки биобатареек. Использованный состав батареек не загрязняет окружающую среду, как гальванические (химические) элементы, и не требует отдельной утилизации в отведенных местах.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Гордеев А.М., Шешнев В.Б. Электричество в жизни растений. Издательство: Наука - 1991г.

  2. Журнал «Наука и жизнь», №10, 2004г.

  3. Журнал. «Галилео» Наука опытным путем. № 3/ 2011 г. «Лимонная батарейка».

  4.  Журнал «Юный эрудит» № 10 / 2009 г. «Энергия из ничего».

  5. Гальванический элемент — статья из Большой советской энциклопедии.

  6. В. Лаврус «Батарейки и аккумуляторы».

multiurok.ru

Исследовательский проект на тему: «Природное электричество»

 

Исследовательский проект на тему:

«Природное электричество»

 

 Автор проекта: Хавкин Егор, ученик 4 «В» класса

МОУ «СОШ «Патриот» с кадетскими классами

Руководитель проекта: Чаплыгина Ольга Владимировна,

учитель начальных классов МОУ «СОШ «Патриот» с

кадетскими классами»

 

Содержание

Информационный лист

(Введение, актуальность, задачи и цели проекта и т.д.)

Стр.

1 этап-организационный

Стр.

Сбор информации

 

Анкетирование учащихся 4 «А», 4 «Б», 4 «В» классов. Анализ анкетирования

Стр.

Выводы I этапа

Стр.

2 этап- теоретический

Стр.

Что такое электричество?

Стр.

История открытия электричества.

Стр.

Электричество в природе.

Стр.

Выводы II этапа

Стр.

Правила безопасности для детей, связанные с использованием электричества

Стр.

3 этап-практический

Стр.

Выводы III этапа

Стр.

Заключение

Стр.

Список используемой литературы

Стр.

Приложение

Стр.

 

Тема проекта: «Природное электричество».

Проблема (идея) проекта.

Не все мои одноклассники знают о существовании природного электричества. Идея проекта была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества.

Цель проекта:

узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества.

Задачи:

изучить литературу по данной теме

найти из научных источников историю открытия электричества

узнать, что такое природное электричество

изучить правила безопасности связанные с использованием электричества

провести эксперимент по получению электричества из овощей фруктов в домашних условиях.

 

доказать существование природного электричества.

выпустить брошюру.

Вид проекта:

по содержанию: исследовательский

по комплектности: межпредметный

по количеству участников: индивидуальный

по продолжительности: краткосрочный.

Гипотеза:

Так как в овощах и фруктах много сока, а он представляет собой кислоту (такую же, как в обычных батарейках и аккумуляторах), то воткнув в них металлические пластины можно получить электричество.

Сроки реализации. Исследовательский проект реализуется в период с 25. 01.2018 года по 03.02.2018 года.

Ожидаемый результат в рамках исследовательского проект.

Я больше узнаю о природном электричестве.

Познакомлю одноклассников с историй возникновения электричества, раскрою возможности природного электричества,

Сделаю выводы по данной теме.

Попробую сам выполнить все эксперименты, соблюдая технику безопасности.

Перспектива

Изучение научной литературы

Изучение данной темы позволит больше узнать об окружающем нас мире.

 

Этапы выполнения исследовательской работы.

1 этап – организационный

Объект исследования: электрический ток

Предмет исследования:

природное электричество

переменный ток

Методы исследования:

Изучение литературных источников

Анкетирование

Наблюдение

Сравнение

Физические опыты обобщение

Анкетирование учащихся 4 «А», 4 «Б», 4 «В» классов, учителя, родители.

Результаты анкетирования показали:

учащихся 4 «А», 4 «Б». «В» классов – 70%

учителя МОУ «СОШ «Патриот» с кадетскими классами» - 100%

родители учащихся 4 «В» класса – 100 %

Вывод:

проанализировав опрос, я пришёл к выводу, что часть учеников нашего класса имеют некоторое представление о природном электричестве.

большинство опрошенных знают о природном электричестве и почти все хотели бы узнать результаты моих опытов и подтверждений моей гипотезы.

родители и учителя нашей школы знают о природном электричестве.

 

2 этап - теоретический

Что такое электричество?

Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Электричество глубоко проникло в нашу повседневную жизнь, мы даже подумать не можем, как без электричества прожить.

Электрический ток – направленное движение заряженных частиц, похожее чем – то на реку. В реке течёт вода, по проводам маленькие частицы атома – электроны. Электрический ток движется по проводнику в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Проводник – вещество, способное легко проводить электрический ток. Если мы имеем дело с металлом, то заряженные частицы – это электроны. Практически все металлы проводники электрического тока. Те вещества, которые не проводят ток, называются – изоляторами. К изоляторам относится пластик, резина. Медь очень хорошо проводит ток. В проводах электроны двигаются под действием магнитного поля.

Вывод: электричество – эффект, вызванный движением и взаимодействием заряженных частиц.

История открытия электричества.

Первые электрические явления люди наблюдали ещё в пятом веке до н.э. Родоначальник греческой науки Фалес Милетский заметил что потёртый мехом или шерсть кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела например пылинки.

В 1662 г.английский физик Уильям Гильберт продолжил изучение этих явлений. Именно он назвал их «электрическими».

В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что некоторые металлы могут проводить ток.

Я решил узнать знают ли взрослые и мои сверстники о природном электричестве.

В 1733 году Дю Фэй открыл положительные и отрицательные электрические заряды.

В 1800 году Вольта изобрёл – первый источник постоянного тока.

В области электричества занимался и наш соотечественник Василий Перов. Он в начале XIX века открыл вольтову дугу.

Электричество в природе.

Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б. Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.

Значение электричества в природе, как и в жизни человека огромно.

Например: природное явление.

Вспышка молнии – огромная искра мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электролизуются в положительные заряды скапливаются в верхней части тучи, отрицательные – в нижней. Между тучей и землёй, заряжённой положительно, создаётся электрическое поле. Его напряжение возрастает и разряжается молнией.

Например: рыбы.

Электрические скаты используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Рыба имеет специальный электрический орган. Он накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшись к такой рыбе. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше рыба, тем сила тока больше.

Например: насекомые.

Пчёлы – во время полёта накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчёл.

Мне стало интересно, может ли возникнуть природное электричество в растениях. Я стал собирать информацию на эту тему: беседовал с родителями, посещал школьную библиотеку, читал научные статьи по данной теме.

Вот что я узнал:

Чем больше сока в овоще или фрукте, тем больше электричества из них можно получить.

Для получения электричества, лучше всего использовать медь и цинк.

Для того чтобы начать свои опыты я должен вспомнить правила безопасности с электроприборами. В этом мне помог учитель МОУ «СОШ «Патриот» с кадетскими классами»: Сёмина Людмила Александровна (см. приложение стр. _____).

3 этап – практический

Для начала следует раздобыть цинк и медь. Цинк можно получить, разобрав старую неработающую батарейку или взять оцинкованный гвоздь или болт. Медь же можно найти в медной проволоке, зачистив ее от изоляционного материала.

Далее с помощью наждачной бумаги надо немного почистить медную проволоку или цинк с батарейки. Такая процедура поможет снять мельчайший слой окисленного материала, что благоприятно скажется на химической реакции.

После этого в одну из сторон лимона необходимо вставить медь, а в другую цинк так, чтобы два электрода в лимоне не касались друг друга. Медный и цинковый Электрод со свободной стороны следует подсоединить к проводам и для обеспечения более высокого напряжения и силы тока, такую же операцию проделать с другим лимоном.

Затем провод, идущий от меди в первом лимоне подсоединить к проводу, идущему от цинка второго лимона, образуя, таким образом, электрическую цепь. Другие концы проводов, выходящие из лимонов, можно подключить к приборам или к светодиоду, причем провод, идущий от меди будет нести положительный заряд тока, а провод от цинка – отрицательный заряд постоянного тока.

Эксперимент №1.

Для проведения опыта понадобится: 2 лимона, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Описание эксперимента.

Сначала я разложил всё, что нам понадобится:

цинковые и медные электроды, провода, лимоны, картошка, инструменты, лампочка.

Далее я соединил цинковые и медные электроды проводами.

После этого, я воткнул медные и цинковые электроды в лимоны, и лампочка загорелась. Из проделанного опыта мы видим, что лимон работает, как батарейка: медный электрод - положительный (+), а цинковый электрод – отрицательный (-). К сожалению это очень слабый источник энергии. (см. приложение стр. ______).

Гипотеза: если увеличить количество лимонов, увеличиться источник энергии.

Вывод:

в лимонной кислоте содержатся частицы электричества, чтобы получить природное электричество требуется лишь лимонная кислота и медные цинковые электроды.

Лимоны вырабатывают такое напряжение или электрическую силу, как пара батареек в фонарике.

Эксперимент №2

Для проведения опыта понадобится: 2 картофеля, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Я соединил цинковые и медные электроды проводами. Вставил медные и цинковые электроды в картофель, и лампочка загорелась.

Вывод: в картофеле содержится кислота, благодаря которой появляется природное электричество. Соединив цинковые электроды, с кислотой выделяемой картофелем лампочка загорается.

Заключение

Природное электричество существует, и оно может быть очень полезным. Я подтвердил свою гипотезу: если открыть тайны электричества то электрический ток станет хорошим другом и помощником, а не опасностью в жизни. При помощи фруктовой или овощной батарейки доказал, что природное электричество существует.

Вывод.

Практическая значимость природного электричества.

На основании полученной мною информации и проделанных опытов, я могу сказать, что природное электричество очень полезная вещь. Если взять в поход медные и цинковые пластинки, провода и лампочку, то можно сделать светильник и зарядное устройство для телефона, так как овощи и фрукты в природе можно всегда найти.

Список используемых источников.

Т.Ю. Покидаева. Новая детская энциклопедия. ООО «Издательская Группа «Азбука».

Е.П. Левитан, Т.А. Никифорова Занимательная физика. Детская энциклопедия

К.Роджерс, Ф. Кларк. Изучаем физику. Свет. Звук. Электричество. ООО Издательство «Росмэн - Пресс» г. Москва, 2002г.

Сайт в интернете:

http://www.sky-blog.net/tehno/Kak-iz-limona-sdelat-batareyku.htm

http:// dostizhenya.ru /elektrichestvo

http:// pozmir.ru

http:// sitefaktov.ru

Приложение №1

Правила безопасности для детей, связанные с использованием электричества.

Самое главное, что надо знать про электричество – это техника электро-безопасности, которую должен знать не только взрослый, но и ребенок, что бы обезопасить свою жизнь. Ток – невидим, а потому особенно коварен.

Что не нужно делать взрослым и детям?

Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам и электро-

комплексам.

Недалеко от линий электропередач, подстанций не останавливайтесь на отдых, не разводите костров, не запускайте летающие игрушки.

Лежащий на земле провод может таить в себе смертельную опасность.

Электрические розетки, если в доме маленький ребёнок, – объект особого контроля.

Не играть с розетками и выключателями.

Нельзя засовывать металлическую проволоку в розетки.

Правила использования электроприборов:

Не оставлять включенные электроприборы без присмотра.

Очень опасно собирать, разбирать, что - либо в электрических приборах во время работы прибора.

Уходя из дома выключать все электроприборы. Пользоваться электроприборами можно только с разрешения взрослых.

Вода является хорошим проводником, также как и тело человека, поэтому нельзя мокрыми руками трогать розетки и электроприборы, потому что может «ударить» током.

Электричество в батарейках не опасно. Но нельзя разбирать батарейки и нельзя их глотать, так как внутри них находятся химические вещества, которые вредны для здоровья. Нельзя бросать батарейки в огонь, потому что они могут взорваться.

 

Приложение №2

 

 

 

Приложение № 3

 

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Исследование наличия электрического напряжение в растениях

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Залегощенская средняя общеобразовательная школа №2»
Залегощенского района Орловской области
«Электричество в жизни растений»
Авторы:
Аброськина Екатерина Руслановна, обучающаяся 8Б класс МБОУ «Залегощенская средняя общеобразовательная школа №2» Залегощенкого района Орловской области
Никитушкин Сергей Анатольевич, обучающийся 8Б класс МБОУ «Залегощенская средняя общеобразовательная школа №2» Залегощенкого района Орловской области
Руководитель:
Гусакова Ольга Петровна, учитель физики МБОУ «Залегощенская средняя общеобразовательная школа №2» Залегощенкого района Орловской области
пгт. Залегощь – 2016
Содержание Стр.
  1. Введение
3
    1. Цели и задачи исследования
3
    1. Степень изученность влияния электрического поля и тока на растения. Анализ изученной литературы.
3
    1. Актуальность исследования
6
    1. Место и сроки проведения исследования
7
  1. Методика исследования
7
    1. Исследование наличия электрического напряжение в растениях
7
      1. Эксперимент №1 (с лимонами)
7
      1. Эксперимент №2 (с яблоками и помидором)
8
      1. Эксперимент №3 (с листьями растения)
9
    1. Исследование влияния электрического поля на прорастание семян
9
    1. Создание конструкции «Электрический стимулятор роста»
12
    1. Исследование влияния электрического тока на прорастание семян и рост растений
13
  1. Выводы
15
  1. Заключение
15
  1. Список используемых источников и литературы
16
6. Приложение 17

«Как ни удивительны электрические явления, присущие неорганической материи, они не идут ни в какое сравнение с теми, которые связаны с жизненными процессами».

Майкл Фарадей

1. Введение

В данной работе мы обращаемся к одному из самых интересных и перспективных направлений исследований – влиянию электричества на растения.

На уроке физики, изучая тему «Электрические явления», мы узнали, что ток могут создавать и растения. Нас заинтересовало, откуда в растениях электрический ток.

Начиная с конца января и начала февраля месяца в нашей школе на кружке «Природа и мы» обучающиеся выращивают рассаду цветов и овощей для пришкольного учебно-опытного участка. И мы решили выяснить, может ли ток влиять на рост семян и растений и, тем самым, оказать помощь в подготовке рассадного материала.

1.1. Цели и задачи исследования

Цель - исследование наличия биоэлектрического напряжения у растений, влияния электричества на прорастание семян и рост растений.

Задачи:

  1. Изучение литературы по данному вопросу.
  2. Проведение экспериментов по обнаружению и наблюдению биоэлектрического напряжения у растений и плодов
  3. Создание конструкции для подведения тока к органам растений «Электрического стимулятора роста»
  4. Проведение экспериментов по наблюдению влияния электрического поля и электрического тока на прорастание семян и рост растений

1.2. Степень изученность влияния электрического тока на растения. Анализ изученной литературы.

Электрические явления играют важную роль в жизни растений. В ответ на внешние раздражения в них возникают очень слабые токи (биотоки). В связи с этим можно предположить, что внешнее электрическое поле может оказать заметное воздействие на темпы роста растительных организмов.
Можно предположить, что растения определенным образом реагируют на изменение электрического напряжения окружающей среды.
Более двухсот лет назад французский аббат П. Берталон заметил, что возле громоотвода растительность пышнее и сочнее, чем на некотором расстоянии от него. Позднее его соотечественник ученый Грандо выращивал два совершенно одинаковых растения, но одно находилось в естественных условиях, а другое было накрыто проволочной сеткой, ограждавшей его от внешнего электрического поля. Второе растение развивалось медленно и выглядело хуже находящегося в естественном электрическом поле. Грандо сделал заключение, что для нормального роста и развития растениям необходим постоянный контакт с внешним электрическим полем. [12]
Однако до сих пор в действии электрического поля на растения много неясного. Давно замечено, что частые грозы благоприятствуют росту растений. Правда, это утверждение нуждается в тщательной детализации. Ведь грозовое лето отличается не только частотой молний, но и температурой, количеством осадков. А это факторы, оказывающие на растения весьма сильное воздействие. Противоречивы данные, касающиеся темпов роста растений вблизи высоковольтных линий. Одни наблюдатели отмечают усиление роста под ними, другие - угнетение. Некоторые японские исследователи считают, что высоковольтные линии негативно влияют на экологическое равновесие. Более достоверным представляется тот факт, что у растений, произрастающих под высоковольтными линиями обнаруживаются различные аномалии роста. Так, под линией электропередач напряжением 500 киловольт у цветков гравилата увеличивается количество лепестков до 7-25 вместо привычных пяти. У девясила - растения из семейства сложноцветных - происходит срастание корзинок в крупное уродливое образование. [9]
Не счесть опытов по влиянию электрического тока на растения. Еще И В. Мичурин проводил эксперименты, в которых гибридные сеянцы выращивались в больших ящиках с почвой, через которую пропускался постоянный электрический ток. Было установлено, что рост сеянцев при этом усиливается. В опытах, проведенных другими исследователями, были получены пестрые результаты. В некоторых случаях растения гибли, в других - давали небывалый урожай. Так, в одном из экспериментов вокруг делянки, где росла морковь, в почву вставили металлические электроды, через которые время от времени пропускали электрический ток. Урожай превзошел все ожидания - масса отдельных корней достигла пяти килограммов! Однако последующие опыты, к сожалению, дали иные результаты. По-видимому, исследователи упустили из виду какое-то условие, которое позволило в первом эксперименте с помощью электрического тока получить небывалый урожай. [11]
Изучая литературу по данному вопросу, мы узнали, что ленинградскому профессору П. П. Гуляеву с помощью высокочувствительной аппаратуры удалось установить, что слабое электрическое поле окружает любое живое существо, будь то растение, насекомое, животное или человек.

«Если 500 пар половинок горошин собрать в определенном порядке в серии, то конечное электрическое напряжение составит 500 вольт… Хорошо, что повар не знает об опасности, которая ему угрожает, когда он готовит это особенное блюдо, и к счастью для него, горошины не соединяются в упорядоченные серии». Это высказывание индийского исследователя Дж. Босса базируется на строгом научном эксперименте. Он соединял внутренние и внешние части горошины с гальванометром и нагревал до 60°С. Прибор при этом показывал разность потенциалов 0,5 В. [10]

Более того, на сегодняшний день точно установлено: собственной «электростанцией» обладает каждая живая клетка. И клеточные потенциалы не так уж малы. Например, у некоторых водорослей они достигают 0,15 В.

Каким образом это происходит? На каком принципе работают живые генераторы и батареи? Заместитель заведующего кафедрой живых систем Московского физико-технического института кандидат физико-математических наук Эдуард Трухан считает, что один из самых главных процессов, протекающих в клетке растения, - процесс усвоения солнечной энергии, процесс фотосинтеза. В его ходе происходит не только разделение молекул воды на кислород и водород, но и сам водород в какой-то момент оказывается разделенным на составные части – отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ядра…

Так что, если в тот момент ученым удастся «растащить» положительно и отрицательно заряженные частицы в разные стороны, то, по идее, мы получим в свое распоряжение замечательный живой генератор, топливом для которого служили бы вода и солнечный свет, а кроме энергии, он бы еще производил и чистый кислород.

Возможно, в будущем такой генератор и будет создан. Но для осуществления этой мечты ученым придется немало потрудиться: нужно отобрать наиболее подходящие растения, а может быть, даже научиться изготавливать хлорофилловые зерна искусственно, создать какие-то мембраны, которые бы позволили разделять заряды. Оказывается, живая клетка, запасая электрическую энергию в природных конденсаторах – внутриклеточных мембранах особых клеточных образований, митохондрий, потом использует ее для произведения очень многих работ: строительства новых молекул, затягивания внутрь клетки питательных веществ, регулирования собственной температуры… И это еще не все. С помощью электричества производит многие операции и само растение: дышит, движется, растет. [8]

Лемстрем (1902) подвергал растения действию ионов воздуха, располагая их под проволокой, снабженной остриями и подключенной к источнику высокого напряжения (1 м над уровнем земли, ток ионов 10-11 – 10-12 А/см2), и он нашел увеличение в весе и длине больше, чем на 45% (например, морковь, горох, капуста). [9]

Эксперименты с семенами растений также проводил Ворден. Он нашел, что прорастание зеленых бобов и зеленого горошка становилось более ранним при увеличении уровня ионов любой полярности. Конечное процентное отношение проросших семян было более низким при отрицательной ионизации по сравнению с контрольной группой; прорастание в положительно ионизированной группе и контрольной было одинаковым. По мере роста сеянцев контрольные и положительно ионизированные растения продолжали свой рост, в то время как растения, подвергавшиеся отрицательной ионизации, в большинстве чахли и погибали. [9]

Изучая литературу, нам стало известно‚ что…

  1. Одностороннее освещение листа возбуждает электрическую разность потенциалов между освещенными и неосвещенными его участками и черешком‚ стеблем и корнем. Эта напряжение выражает реакцию растения на изменения в его организме‚ связанные с началом или прекращением процесса фотосинтеза.
  2. Прорастание семян в сильном электрическом поле (например‚ вблизи коронирующего электрода) приводит к изменениям высоты и толщины стебля и густоты кроны развивающихся растений. происходит это в основном благодаря перераспределению в организме растения под влиянием внешнего электрического поля объемного заряда.
  3. Поврежденное место в тканях растений всегда заряжается отрицательно относительно неповрежденных участков‚ а отмирающие участки растений приобретают отрицательный заряд по отношению к участкам‚ растущим в нормальных условиях.
  4. Заряженные семена культурных растений имеют сравнительно высокую электропроводность и поэтому быстро теряют заряд. Семена сорняков ближе по своим свойствам к диэлектрикам и могут сохранять заряд длительное время. Это используется для отделения на конвейере семян культурных растений от сорняков.
  5. Значительные разности потенциалов в организме растений возбуждаться не могут‚ поскольку растения не имеют специализированного электрического органа. Поэтому среди растений не существует «древа смерти»‚ которое могло бы убивать живые существа своей электрической мощностью.[6]

1.3. Актуальность исследования

Изучение электрической жизни растений может принести пользу сельскому хозяйству. Большое значение имеет предпосевная подготовка семян овощных культур, особенно в условиях короткого лета Предпосевная обработка семян – важнейший элемент агротехники, позволяющий повышать их всхожесть, а в конечном итоге – урожайность растений.

Методика предпосевной обработки семян электрическим полем, предложенная в данной работе, может использоваться для выращивания рассады цветов, овощей для пришкольного учебно-опытного участка и всеми желающими, у кого есть огород.

Материал данной работы может быть использован на уроках физики и биологии, так как в учебниках этот важный вопрос не освещается. Презентацию, размещенную на сайте школы с увлечением посмотрит любой школьник и все желающие. Созданный нами «Электрический стимулятор роста» позволит «реанимировать» растения в школе и дома.
1.4. Место и сроки проведения исследования
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Залегощенская средняя общеобразовательная школа №2" Залегощенского района Орловской области
Январь 2015 года – март 2016 года

2. Методика, результаты исследования

2.1. Исследование наличия электрического напряжение в растениях

Инструменты и материалы: 3 лимона, 3 яблока, лист растения, 6 блестящих медных монет, 6 оцинкованных винтов, провода, с зажимами на концах; небольшой нож; несколько клеящихся листочков; гвоздь, шило; мультиметр.

2.1.1. Эксперимент №1 (с лимонами)

Методика выполнения эксперимента.

  1. Помяли все лимоны. Это делается для того, чтобы внутри лимона появился сок.
  2. Вкрутили в лимон оцинкованный винт приблизительно на треть его длины. При помощи ножа осторожно вырезали в этом же лимоне небольшую полосу - на 1/3 его длины. Вставили в щель в лимоне медную монету таким образом, чтобы половина ее осталась снаружи.
  3. Подключили мультиметр и измерили напряжение (фото. 1)
  4. Вставили таким же образом винты и монеты в другие два лимона. Затем подключили провода и зажимы, соединили лимоны таким образом, чтобы винт первого лимона подключался к монете второго и т.д. Подключили провода к монете из первого лимона и винту из последнего.
  5. Подключили мультиметр и измерили напряжение.(фото. 2)
Фото. 1

Фото . 2

6. Результаты эксперимента №1 (с лимоном) занесли в таблицу 1.

Таблица 1.

Напряжения в лимонах

№ п/п Количество лимонов Напряжение U, В
1 1(без меди и цинка) 0,1
2 1 (с медью и цинком) 0,43
3 3 (с медью и цинком) 0,60
Лимон работает как батарейка: монета - положительный (+) полюс, а винт - отрицательный (-). К сожалению, это очень слабый источник энергии. Но его можно усилить, соединив несколько лимонов. Со временем напряжение на полюсах лимонной батареи уменьшится. Заметили, насколько хватит лимонной батареи. Через некоторое время лимон потемнел возле винта. Если удалить винт и вставить его же (или новый) в другое место лимона, то можно частично продлить срок работы батареи. 2.1.2. Эксперимент №3 (с яблоком и помидором)

Методика выполнения эксперимента

  1. Яблоко разрезали пополам, удалили сердцевину.
  2. Если оба электрода, отведенных к мультиметру, приложить к наружной стороне яблока (кожуре), мультиметр не зафиксирует разности потенциалов.
  3. Один электрод перенесли во внутреннюю часть мякоти, и мультиметр отметит появление тока повреждения.
4. Результаты измерений поместили в таблицу 2.

Таблица 2

Напряжения в яблоках и помидоре

№ п/п Условия проведения Разность потенциалов
1 Оба электрода на кожуре яблока 0 В
2 Один электрод на кожуре, другой – в мякоти яблока 0,21 В
3 Электроды в мякоти разрезанного яблока 0‚05 В
4 Электроды в мякоти помидора 0‚02 В

2.1.3. Эксперимент №2 (с листьями растения)

Методика выполнения эксперимента.

Фото . 3

Отрезали лист растения со стеблем (фото 3) .

  1. Измерили токи повреждения у срезанного стебля на различном расстоянии между электродами.
  2. Результаты измерений поместили в таблицу 3.

Таблица 3.

Напряжение в листьях растения

№ п/п Расстояние между электродами, см Напряжение, В
1 3,5 0,01
2 7,5 0,03
3 11 0,05

Выводы.

  1. В любом растении можно обнаружить возникновение электрических потенциалов.
  2. Электрический потенциал зависит от вида и размеров растений, от расстояния между электродами.

2.2. Исследование влияния электрического поля на прорастание семян

Инструменты и материалы: семена гороха, бобов по 10 шт., чашки Петри, обкладки конденсатора, провода, электрофорная машина, часы, вода.

Методика выполнения эксперимента: взяли семена гороха, фасоли замочили в чашках Петри. Одну чашку Петри с семенами помещали в электрическое поле в течении 6 дней на 5-10 минут; вторую чашку помещали в магнитное поле на 30 мин (фото. 4), еще одна чашка была контрольной. Каждый день увлажняли семена и наблюдали, когда семена проклюнутся (фото. 5). Результаты опытов поместили в таблицы 4,5,6,7 и сделали анализ

в виде диаграмм 1, 2.

Фото. 4

Фото. 5

Таблица 4.

Хронометраж опытов влияния электрического поля в течение 10 мин на прорастание семян гороха

Сроки Наблюдения
Горох Опытная чашка (помещение с ионизатором) Контрольная чашка (помещение без ионизатора)
06.02. Замачивание семян Замачивание семян
07.02. Набухание семян Набухание семян
08.02. Прорастание 6 семян Без изменений
09.02. Прорастание еще 4 сем Прорастание 8 семян

(5 не проросли)

10.02. Увеличение ростков

у 10 семян (3 не проросли)

Увеличение ростков
11.02 Увеличение ростков

у 10 семян (3 не проросли)

Увеличение ростков
12.02. Увеличение ростков Увеличение ростков

Таблица 5.

Хронометраж опытов влияния электрического поля в течение 10 мин на прорастание семян фасоли

Сроки Наблюдения
фасоль Опытная чашка Контрольная чашка
06.02. Замачивание семян Замачивание семян
07.02. Набухание семян Набухание семян
08.02. Набухание семян Без изменений
09.02. Прорастание 7 семян Без изменений
10.02. Увеличение ростков семян Прорастание 3 семян

(4 не проросли)

11.02. Увеличение ростков семян Прорастание 2 семян

(2 не проросли)

12.02. Увеличение ростков семян Увеличение ростков семян
Диаграмма 1.

Диаграмма прорастание семян гороха и фасоли при воздействии на них электрического поля в течение 10 мин

Таблица 6.

Хронометраж опытов влияния электрического поля в течение 30 мин на прорастание семян гороха

Сроки Наблюдения
горох Опытная чашка (помещение с ионизатором) Контрольная чашка (помещение без ионизатора)
01.02. Замачивание семян Замачивание семян
02.02. Набухание семян Набухание семян
03.02. Без изменений Без изменений
04.02. Без изменений Прорастание 8 семян

(4 не проросли)

05.02. Без изменений Увеличение ростков
06.02. Прорастание 2 семян

(10 не проросли)

Увеличение ростков
07.02. Увеличение ростков Увеличение ростков
Таблица 7.

Хронометраж опытов влияния электрического поля в течение 30 мин на прорастание семян фасоли

Сроки Наблюдения
Фасоль Опытная чашка Контрольная чашка
01.02. Замачивание семян Замачивание семян
02.02. Набухание семян Набухание семян
03.02. Без изменений Без изменений
04.02. Без изменений Без изменений
05.02. Без изменений Прорастание 3 семян

(4 не проросли)

06.02. Прорастание 2 семян

(5 не проросли)

Прорастание 2 семян

(2 не проросли)

07.02. Увеличение ростков Увеличение ростков

Диаграмма 2.

Диаграмма прорастание семян гороха и фасоли при воздействии на них электрического поля в течение 30 мин Вывод: прорастание семян более быстрое и успешное под действием электрического поля непродолжительного времени. Более длительное воздействие электрического поля отрицательно подействовало на прорастание семян. Они проросли позже и не столь успешно 2.3. Создание конструкции «Электрического стимулятора роста»

Для исследования влияния тока на рост растений нам необходимо изготовить конструкцию «Электрический стимулятор роста».

Приборы и материалы: источник тока (гальванический элемент), провода, миллиамперметр, электроды (гвозди)

Фото . 6

мА

Рис. 1

Электрическая схема конструкции (рис.1. и фото. 6.)

2.4. Исследование влияния электрического тока на прорастание семян и рост растений

Инструменты и материалы: семена трех растений: горох-20 шт, овес-3 гр., фасоль-20шт; «стимулятор роста»- 3 шт, цветочные горшки с землей – 6 шт.

Методика исследования

Посадили все семена в шесть горшков. В три горшка воткнули электроды «Электрического стимулятора роста» (фото 7), а три оставили для контроля. За всеми семенами ухаживали одинаково, одновременно поливая их и создавая им одинаковые условия (фото 8).

Снимали показания каждый день в течение месяца и результат заносили в журнал наблюдений за влиянием электрического тока на прорастание семян (фото 9 – фото 12) и дальнейший рост растений. Данные журнала нами обобщены и помещены в таблицу 8.

Фото 12 Фото 11 Фото 10 Фото 9 Фото 7

Фото 8.

Таблица 8

Фасоль экспериментальная Фасоль образец Горох экспериментальный Горох образец Овес экспериментальный Овес образец
Прорастание Через 2 дня Через 3 дня Через 2 дня Через 3 дня Через 2 дня Через 3 дня
Всходы Через 4 дня

росточки выросли на 10 см.

Через 6 дней

росточки выросли на 8 см.

Через 4 дня

росточки выросли на 4 см.

Через 6 дней

росточки выросли на 4 см.

Через 6 дней Через 7 дней
Ветвление стебля, кущение Появились усики.

Через 12 дней активно увеличилось количество листьев

Через 14 дней появились листья и усики Появились усики

Через 12 дней активно увеличилось количество листьев

Через 14 дней появились усики Через 11 дней.

Побеги тонкие и бледные

Через 13 дней

Побеги тонкие и бледные

Бутонизация Через 15 дней Через 13 дней Через 15 дней Через 13 дней
Цветение Через 4 недели появились первые цветы Через 5 недель появились первые цветы Через 3 недели появились первые цветы Через 5 недель появились первые цветы
Выход в трубку После 11 дней началось вымётывание метёлки После 13 дней началось вымётывание метёлки
Обобщенные результаты влияния электрического тока на прорастание семян и дальнейший рост растений

4. Выводы

  • В любом растении можно обнаружить возникновение электрического напряжения, которое зависит от вида и размеров растений, от расстояния между электродами.
  • Обработка семян электрическим полем в разумных пределах приводит к ускорению процесса прорастания семян и более успешному их прорастанию.
  • После обработки и анализа экспериментальных и контрольных образцов можно сделать предварительный вывод – увеличение времени облучения электрическим полем действуют угнетающе, так как качество прорастания семян ниже при увеличении времени воздействия электрическим полем.
  • Электрический ток малой величины благоприятно воздействует на всхожесть семян и дальнейший рост растений.

5. Заключение

В настоящее время вопросам влияния электрических токов на растения посвящены многочисленные исследования ученых. Влияние электрических полей на растения до сих пор еще тщательно изучается.

Исследования, выполненные в Институте физиологии растений, позволили установить зависимость между интенсивностью фотосинтеза и значением разности электрических потенциалов между землей и атмосферой. Однако еще не исследован механизм, лежащий в основе этих явлений.

Приступая к исследованию, мы ставили перед собой цель: определить влияние электрического поля и электрического тока на семена и дальнейший рост растений.

Выводы, полученные в нашей работе нашли практическое применение. Мы смогли реанимировать с помощью «Стимулятора роста» несколько растений (фото 13 и 14 Приложения), смогли повысить всхожесть семян капусты, помидор, цветов и улучшить их рост в виде рассады для нашего пришкольного учебно – опытного участка и школьных клумб (фото 15, фото. 16 и фото. 17. Приложения). В результате мы заняли 1 место в муниципальном смотре пришкольных учебно – опытных участков и 3 местов областном смотре природоохранных объединений школьников, учебно –опытных участков. Мы считаем, что в этом есть и наша заслуга, так как наши исследования способствовали улучшению роста рассадного материала.

С результатами наших исследований мы выступили на школьной конференции (фото 18 и 19 Приложения), проводимой школьным научным обществом «Шаг в будущее», выступили перед родителями (фото 20), выпустили информационный бюллетень «В помощь огородникам» (Приложение 1) и распространили его среди родителей и педагогов школы.. Материалы нашего исследования разместили на страницах школьной газеты «Планета детства» и на сайте нашей школы http://www.залегощенская-школа2.рф и подготовили материал для районной газеты «Маяк».

Мы считаем, что данная работа не закончена, так как получены только первые результаты. Мы планируем продолжить наши исследования в этой области и использовать благоприятное действие электрического тока на физиологическое состояние растений для лечения поврежденной коры деревьев, раковых образований и т., а так же создание устройства «Электрогрядка».
6. Список использованных источников и литературы
  1. Богданов К. Ю. Физик в гостях у биолога. - М.: Наука, 1986. 144 с.
  2. Шидловская И.Л. Влияние электрического поля и ионов воздуха на минеральное питание и обмен в растениях кукурузы/И.Л.Шидловская,З.И. Журбицкий// Физиология растений. – 1966. – Т.13,No4. –С.657–664
  3. Воротников А.А. Физика – юным. – М: Харвест, 1995-121с.
  4. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М: Просвещение, 1971-158с.
  5. Перельман Я.И. Занимательная физика. – М: Наука, 1976-432с.
  6. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. – М.: Агропромиздат, 1991.
  7. Арабаджи В. И. Загадки простой воды.- М.: «Знание», 1973.
  8. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/163.html
  9. http://www.npl-rez.ru/litra/bios.htm
  10. http://www.ionization.ru
  11. http://www.1958ypa.ru/abd.html
  12. http://goldname.by/index.php/scientific-activities/elektrichestvo-i-rost-rastenij
  13. Беркинблит М.Б., Глаголев Е.Г. Электричество в живых организмах. М.: Наука, 1988;
  14. Книги, открывающие мир / Сост. Б.Г.Володин. М.: Книга, 1984;
  15. Оприотов В.А. Электрические сигналы у высших растений // Соросовский образовательный журнал. 1996. №10;
  16. Зорин Н.И. Элементы биофизики. М.: Вако, 2007;
  17. Боголюбов Н.С. «Электричество и растения», М.: Наука, 2007.
  18. Глазков О.В. «Электростимуляция растений», М.: Просвещение, 2004.
  19. http://www.lib.ua-ru.net/
  20. http://www.electroscheme.org/
  21. http://www.popmech.ru/
  22. http://www.edu.ru/

7. Приложение

«Реанимированные» растения.

Фото 14 Фото 13 Фото 13 Растения, выращенные из экспериментальной рассады.

Фото 16 Фото 15

Фото 17

Выступление на школьной конференции

Фото 18

Фото 19

Выступление перед родителями

Фото 20

Приложение 1

uverenniy.ru

Исследовательская работа «Природные источники электрической энергии»

Отдел образования

Клинцовской городской администрации

Муниципальный конкурс

исследовательских и проектных работ

обучающихся начальных классов

общеобразовательных организаций

«ЮНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

Направление «Человек и мир»

Исследовательская работа

«Природные источники электрической энергии»

Исполнители: Медведев Даниил

ученик 3 б класса МБОУ-СОШ №7

Руководитель: Бондаренко Светлана Николаевна,

учитель начальных классов МБОУ-СОШ №7

Клинцы

2017

Содержание:

1. Введение. 3

2. Основная часть. 4

2.1 Сколько людям нужно энергии? 4

2.2 Применение возобновляемых природных источников электрической энергии человеком. 5

2.2.1 Энергия потока воды. 5

2.2.2 Энергия ветра. 6

2.2.3 Солнечная энергия. 7

2.3 Возможность сохранения возобновляемой энергии. 8

2.4 Результаты анкетирования. 10

3. Заключение. 11

4. Список использованных источников информации. 12

5. Приложение 13

Никакой вид энергии не обходится так дорого, как её недостаток. (7)

Гоми Баба1 1964 год

  1. Введение.

Для жизни каждому человеку на планете Земля нужна энергия. В современном мире невозможно представить себе жизнь без электричества в доме, школе или на рабочем месте. И потребность человечества в энергии с каждым годом увеличивается. Вместе с тем уменьшаются запасы природных топлив – нефти, угля и газа, за счет которых мы получаем необходимую нам энергию. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. К тому же их использование ведет к загрязнению окружающей среды и ухудшению здоровья всего человечества.

Следовательно, всё острее встаёт вопрос о нахождении такого вида энергии, потребление которого не приведет к неизбежному исчерпанию запасов, а использование таких ресурсов не будет негативно отражаться на состоянии экологии.

И может быть человечеству не стоит изобретать что-то новое. Ведь мать – природа уже одарила нас богатейшими и неисчерпаемыми источниками энергии, которые скрыты в её стихиях – ветра, солнца и воды. И когда-то2 люди уже умели применять их во благо. Просто необходимо возобновить или усовершенствовать умение пользоваться этим даром.

Мы решили обратить своё внимание к этой теме и понять, действительно ли возможно использовать бесконечные силы природы для получения столь необходимой в нашей жизни электрической энергии без нанесения вреда экологии нашей планеты и её жителям. И, объявленный 2017 год, годом экологии, только подтверждает актуальность для сегодняшнего дня выбранной нами темы.

Изучая источники информации, мы пришли к выводу, что выбранная нами тема очень обширна. Можно долго размышлять на эту тему и приводить множество примеров использования этой энергии. Но рамки данной работы позволяют раскрыть лишь небольшую часть информации по теме и привести наиболее яркие, на наш взгляд, примеры.

Объект исследования: природные источники электрической энергии

Предмет исследования: применение человеком энергии потока воды, ветра и солнца.

Цель исследования: привлечь внимание учащихся к проблемам в области источников энергии, пробудить интерес к изучению вопроса, мотивировать в будущем на приобретение профессий, связанных с областью изучения подобных тем.

Задачи исследования:

Методы:

    • Сбор информации

    • Анкетирование

    • Анализ информации

    • Систематизация информации

    • Создание презентации

Гипотеза: предположили возможность применения силы потока воды, ветра и солнца для получения электроэнергии.

2. Основная часть.

2.1 Сколько людям нужно энергии?

Энергия заставляет Землю вращаться. Она существовала всегда. Само слово «энергия» в переводе с греческого означает - деятельность, сила, мощь. Эту величину чаще всего измеряют в килоджоулях.

В те времена, когда человек добывал пищу, собирая лесные плоды и охотясь на животных, он применял лишь собственные силы - мускульную энергию. При этом ему требовалось в сутки около 8 тысяч КДж энергии. Позже, когда люди обнаружили, что часть их работы могут выполнять животные. И эта потребность возросла в 1,5 раза, что составило около 12 тысяч КДж. После овладения огнем эта величина возросла до 16 тысяч КДж. Вместе с последующим овладением силой ветра и воды, открытием природных ископаемых, электричества и атомной энергии росло и количество необходимой энергии. Так в более развитом обществе человек потребляет уже в среднем около 100 тысяч КДж в сутки.

В таблице 1 приложения приведена оценка процентной доли отдельных источников энергии в различные периоды развития человечества. (7)

Сколько раз в день мы вставляем вилку в розетку, включаем свет, пользуемся пультом дистанционного управления, набираем номер телефона? Какой бы стала жизнь без этих действий? Наша жизнь во многом зависит от такой формы энергии, как электричество из розетки.

С первых дней использования электричества многое изменилось, но принцип остался тем же. Всё, что нужно делать это – вращать колесо. Вращающееся колесо – это основа генератора3 практически любой энергетической системы. Принцип его работы таков - топливо раскручивает колесо, которое вращает магнит в проволочной катушке, и магнит начинает высвобождать электроны. И вот всё, что нужно для обеспечения энергией множества современных устройств.

Независимо от того какое топливо используется уголь, ветер, кипящая вода, пар или поток воды – колесо вращается и электричество вырабатывается. Электричество проходит тысячи метров по проводам через сеть, называемой нами энергетической системой, которая поставляет энергию по всему миру. Каким бы не был источник важно лишь, что электричество поступает в наши дома и на рабочие места.

2.2 Применение возобновляемых природных источников электрической энергии человеком.

Ресурсы планеты, которые могут восстанавливаться природным путем, принято называть возобновляемыми. Такие природные источники энергии окружают нас повсюду. Мы решили обратить наше внимание на энергию солнца, ветра и потока воды. Но мы не можем залить ветер в ёмкость, зарядить телефон от напора воды или подключить телевизор к солнцу. Нам нужно преобразовывать энергию в удобную для использования форму. Но какую? Мы постарались найти ответ на этот вопрос для каждого выбранного нами вида возобновляемой природной энергии.

2.2.1 Энергия потока воды.

Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода – ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным источником энергии служит Мировой океан. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Вода была первым источником энергии, и, вероятно, первой машиной, в которой человек использовал энер­гию воды, была примитивная водяная турбина4.

Более 2 тысяч лет назад горцы на Ближнем Востоке уже поль­зовались водяным колесом в виде вала с лопатками5. Суть устройства сводилась к следующему. Поток воды, отведенный из ручья или речки, давит на лопатки, передавая им свою энергию. Лопатки приходят в движение - вал вращается. С ним в свою оче­редь скреплен мельничный жернов, который вращается вместе с валом. Именно так работали первые «механи­зированные» мельницы для зерна. Но их сооружали только в горных районах, где есть речки и ручьи с сильным напором протекающей в них воды.

На медленно текущих потоках водяные колеса Витрувия6 (1 в. до н. э.)7 Это вертикальное колесо с большими лопатками и гори­зонтальным валом. Вал колеса связан деревянными зубчатыми колесами с вертикальным валом, на кото­ром сидит мельничный жернов. Подобные мельницы и сегодня можно встретить на Малом Дунае; они пере­малывают в час до 200 кг зерна.

Устройства, в которых энергия воды используется для совершения работы, принято называть водяными (или гидравлическими) двигателями.

В современной гидроэлектростанции8 масса воды с большой скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода из-за плотины течет через защитную сетку и регулируемый затвор – по стальному трубопроводу к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генераторам и в них преобразуется в электрическую. После совершения работы вода стекает в реку через постепенно расширяющийся туннель, теряя при этом свою скорость.

В нашей стране, как ни в одной стране мира, развита система мощных гидроэлектрических станций. Ни одно государство не может похвастаться такими энергетическими гигантами, как Волжские, Красноярская и Братская, Саяно-Шушенская гидроэлектростанции.

Но пока людям служит лишь небольшая часть водного потенциала земли. Ежегодно огромные потоки воды, образовавшиеся от дождей и таяния снегов, стекают в реки и моря неиспользованными. Если бы удалось задержать их с помощью плотин, человечество получило бы дополнительно огромное количество энергии.

2.2.2 Энергия ветра.

Мы живем на дне воздушного океана, в мире ветров. Люди давно это поняли, они постоянно ощущали на себе воздействие ветра. Но его парусники, тысячелетиями бороздившие просторы океанов, и ветряные мельницы использовали лишь ничтожную долю энергии, которой обладают ветры, дующие на Земле. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы водной энергии всех рек планеты.

Постоянно и повсюду на земле дуют ветры – от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии!

Почему же столь обильный, доступный, да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? В наши дни агрегаты, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную долю мировых потребностей в энергии.

Новейшие исследования направлены в основном на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить подобное производство привело к появлению на свет множества агрегатов. Малые ветроэлектрические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и возможно со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть.

Эти агрегаты работают по принципу водной турбины. Только на этот раз лопастями турбины управляет ветер. Постоянно вращающаяся без остановки современная ветряная турбина – это, своего рода, гигантское, вращающееся колесо (до 150 метров в высоту). А генератор преобразует эту энергию в электричество.

Ветряная энергетика – одна из наиболее быстро развивающихся отраслей на Земле. В 2009 году Германия, США и Китай стали крупнейшими странами - производителями ветряной энергии. Сейчас они являются ведущими производителями ветряных турбин. Ветряная энергетика развивается так стремительно, что к середине века она может превзойти угольную промышленность.

Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно обеспечивают током нефтяников9; они успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций общего пользования.

Мощные ветровые установки стоят обычно в районах с постоянно дующими ветрами - на морских побережьях, в мелководных прибрежных зонах и других. Такие установки уже используют в России, США, Канаде, Франции и других странах.

2.2.3 Солнечная энергия.

Мощный сам по себе ветер не единственный источник. Есть и другой более впечатляющий. Если мы только сможем использовать его. Из всех природных видов энергии самая мощная - это солнечная.

Почти все источники энергии, о которых мы до сих пор говорили, так или иначе используют энергию Солнца. Уголь, нефть, природный газ - это не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с давних времен - под действием солнечного тепла и света на Земле росли растения, накапливали в себе энергию, а потом в результате длительных процессов превратились в употребляемое сегодня топливо. Солнце каждый год даёт человечеству миллиарды тонн зерна и древесины. Энергия рек и горных водопадов также происходит от Солнца, которое поддерживает кругооборот воды на Земле. Во всех приведенных примерах солнечная энергия используется не напрямую, а через многие превращения.

Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив. Большую часть этой энергии рассеивает или поглощает атмосфера Земли, особенно облака. И только третья часть её достигает земной поверхности. Но даже такая «ничтожная» величина в 1 600 раз больше энергии, которую дают все остальные источники, вместе взятые.

Существует несколько способов извлечения энергии солнца. Мы рассмотрим наиболее распространённые из них.

Согласно легенде ещё Архимед10 (3 в. до н. э.), находясь на берегу, уничтожил неприятельский римский флот. Но как? При помощи зажигательных зеркал, которые направляли солнечную энергию на вражеские корабли.

В современном мире ученые научились направлять подобную силу солнечной энергии в мирное русло. С помощью зеркал мы можем улавливать и направлять эту энергию на ёмкость с водой. Каждое зеркало может нагреть воду лишь на несколько градусов. Но если установить 600 зеркал в одном месте температура поднимется до пятисот градусов. Это более чем достаточно11 для превращения воды в пар, который сможет приводить в движение турбины, которые вращают колесо с последующей выработкой электричества. В Испании подобное «поле солнечных зеркал» производит достаточное энергии для более чем 15 тысяч домов. В России крупные солнечные электростанции находится в Крыму и Якутии.

Исследователи нашли ещё один способ использования энергии Солнца. В середине 20 века была создана первая солнечная батарея. Это устройство, напрямую преобразует энергию солнца в электричество с помощью специальных пластинок - фотоэлементов. Основа пластинок состоит из такого вещества, как кремний12. Когда солнечный свет попадает на поверхность фотоэлемента, в нём начинается движение частиц, то есть возникает электрический ток. Далее через специальные дорожки электричество бежит по проводам прямо в наши дома.

Многие годы солнечные батареи имели одну форму – чёрные прямоугольники. В наши дни изобретаются новые формы: размещение «мягких» фотоэлементов на занавесках в помещении и одежде человека13, или «солнечная» краска с фотоэлементами, которую можно наносить на обычную крышу зданий14.

2.3 Возможность сохранения возобновляемой энергии.

Проблема возобновляемого источника энергии в том, что он неконтролируемый и непостоянный. Недостаточно снабжать дома и рабочие места электричеством только часть времени. Это нужно делать постоянно. С этим отлично справляются природные ископаемые. С возобновляемыми источниками всё не так просто. Ветер то дует, то не дует, с солнцем та же проблема. Возникает полная зависимость от погоды. Зеркала в солнечный день или турбины в ветряную погоду производят огромное количество энергии. Больше чем могут преобразовать генераторы. И напротив, недостаток энергии в пасмурный день и в периоды безветрия.

Выход – накапливать энергию в часы, когда её слишком много, и сохранять до необходимости её использовать. Или сделать эту энергию более постоянной. Всем хочется, чтобы существовало решение, которое позволило бы и дальше снабжать нас энергией. И недостатков в разрешении этих проблем нет.

Например, в Испании15 накапливают тепло, полученное от солнечных зеркал в ёмкостях с расплавленной солью. Соль поглощает солнечную энергию, которую потом используют несколькими часами или днями позже. Когда солнце садится, инженеры выключают солнечные зеркала и начинают откачивать тепло из ёмкостей для продолжения процесса превращения воды в пар. Таким образом, турбины продолжают вырабатывать электричество и ночью. Этой энергии достаточно для примерно 40 тысяч домов.

Простейший способ накапливать и сохранить впрок энергию ветра состоит в том, чтобы в часы с излишней выработкой энергии использовать её для движения насоса. Насос может под давлением накапливать воду в расположенный выше резервуар. Потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор электрического тока. Или насос может закачивать под давлением воздух в специальные подземные шары. Затем этот воздух так же используют для вращения турбины с последующей выработкой электричества. Еще электрический ток, полученный от ветряной энергии, может разлагать воду на кислород и водород. Водород можно хранить в жидком виде и сжигать в топках тепловых электростанций по мере надобности.

Сегодня от аккумулятора работают многие вещи - мобильные телефоны, мр3 плейеры, планшетные компьютеры, машины. Теоретически аккумуляторы могут помочь решить одну из наиболее важных проблем возобновляемой энергии – хранение. Знакомые нам всем батарейки это, по сути, прибор, преобразующий химическую энергию в электричество. Её задача – хранить энергию. Батарейке всё равно произошла ли эта энергия из угля, ветра или солнца. И американские изобретатели16 уже поставили цель изменить батарейку. Если им это удастся, то могут появиться батарейки с мощностью, которой будет хватать для обеспечения наших домов и целых городов. Дональд Садовэй понял, что создать большой аккумулятор можно используя жидкости – расплавленный металл и расплавленную соль. Эти жидкие материалы, при температуре больше 640 градусов могут быстро поглощать и удерживать огромное количество энергии. Доведенный до совершенства «жидкий» аккумулятор Садовэя сможет обеспечивать энергией любой город, заряжаясь только ветром и солнцем.

В Сан-Франциско есть компания ветряной энергии Маккени, которую возглавляет Дон Монтекью. Они работают над технологией по принципу воздушного змея, которая сделает энергию ветра более постоянной. Для этого им нужно поднять свои установки для получения возобновляемой энергии наверх, где дует самый сильный и постоянный ветер. Когда такой «змей» набирает высоту, его пропеллеры начинают работать как генераторы. Они перерабатывают энергию ветра в электричество и по специальной привязи передают его на базу. Сейчас группа трудиться над разработкой такого змея, который сможет самостоятельно летать годами.

В Японии учёные хотят разместить солнечные батареи там, где всегда светит солнце – в открытом космосе. Из энергии, которую будет излучать специальная огромная17 пластина, можно будет получать электричество для 250 тысяч домов.

2.4 Результаты анкетирования.

Для того чтобы узнать уровень информированности по данной теме в нашей школе было проведено анкетирование18 среди преподавателей, учащихся 2-4 классов и их родителей.

В анкетировании приняло участие 153 респондента19. Результаты показали, что в среднем семьи опрошенных состоят из 4 человек, которые в среднем используют по 9 электрических приборов. То есть, на каждого человека приходится по 2 электроприбора.

С учетом роста на продовольственном рынке количества новых устройств, необходимых для комфортного существования современного человека, которые работают или заряжаются от электричества из розетки, можно предположить увеличение потребления в электроэнергии.

82% опрошенных знают о проблеме сокращения невозобновляемых природных запасов ископаемых (угля, газа, нефти) на планете Земля.

88% респондентов осведомлены о возможностях использования альтернативных источниках энергии – возобновляемых природных источников энергии ветра, солнца и потока воды.

Для 62% проанкетированных важна разница, из каких источников (невозобновляемых или возобновляемых) поступает энергия в дома и на места работы (учёбы). Из них 51% при возможности предпочтут возобновляемые источники, а 24% принципиально выберут электроэнергию, получаемую от преобразования энергии воды.

На вопрос «о замене автомобиля, работающего на топливе на автомобиль с электромотором, работающим от аккумулятора» мнения сложились такие: 56% готовы отдать предпочтение автомобилю с электромотором, 32% - пока не готовы заменить привычный транспорт, работающий на топливе, а 12% - сомневаются в выборе.

Возможно появление на рынке Росси современных электромобилей и внедрение на территории страны автозаправочных станций для подобного вида транспорта, со временем сможет уменьшить процент сторонников применения привычного вида топлива, который наносит вред экологии нашей планеты.

3. Заключение.

На протяжении прошлого века люди не нуждались в другой энергии благодаря обильным и надежным ископаемым топливам, как уголь, нефть и природный газ. Сегодня мы продолжаем их использовать для запуска машин и освещения городов, не думая о завтрашнем дне. Многие эксперты полагают, что мы уже сожгли половину мирового запаса нефти. И так же закончатся запасы угля и природного газа. По мере того, как запасы будут сокращаться, будут расти и цены на них, а энергию будет добывать все труднее. Добавьте урон, приносимый окружающей среде и здоровью людей при добыче и сжигания топлива. Все эти факторы естественно приведут к проблемам. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. И уже сегодня источники энергии меняются.

Самым заманчивым, конечно, является использование вечных, возобновляемых источников энергии - энергии текущей воды, вет­ра и солнца. Преимущества очевидны – постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота их использования, отсутствие загрязнения окружающей среды и, наконец, они никому не принадлежат – за них не приходится платить.

Проблемы подобных технологий в том, что они только развиваются и пока могут обеспечить нам лишь часть всей необходимой энергии. Широкому применению подобной энергии препятствуют высокая стоимость техники, нужной для того, чтобы «запрячь» её в работу, отделение больших территорий для станций по переработке энергии, а также нехватка специалистов в этой области.

Какими бы огромными ни были наши запасы природных ископаемых, Россия, как великая страна, должна поддерживать и развивать все современные технологии. В том числе и в области возобновляемой энергии. Однако, как видно из опыта европейских стран, переход на использование этого вида энергии – это сложный и длительный процесс. Поэтому нужно уже сегодня нужно начинать осуществлять переход. Задача будущего - найти и разработать средства и методы, которые помогут человеку более полно использовать эту энергию. Нам, по-видимому, следует лишь согласиться с тем, что сказал ученый мудрец, имя которого осталось неизвестным: "Нет простых решений, есть только разумный выбор". (7)

4. Список использованных источников информации.

  1. Баженовой К. Нетрадиционные источники энергии / Реферат ученицы 10 класса школы при Посольстве РФ в Великобритании [Электронный ресурс] // km.ru: мульти портал. Лондон, 2000. URL: http://www.km.ru/referats/D49458E546E64438BEE22307D36FCA47

  2. Володин В.Ю., Хазановский П.Л. Энергия, век двадцать первый. [Электронный ресурс] // padabum. М.: Детская литература,1989.с.7-70.URL:http://padaread.com/?book=208385

  3. Григорьева Л., Голяшев А., Лобанова А., Буряк Е., Кульпина В. Динамика потребления электроэнергии как индикатор экономической активности / Бюллетень социально-экономического кризиса в России Выпуск №10 [Электронный ресурс] февраль 2016. URL: http://ac.gov.ru/files/publication/a/7945.pdf

  4. Книга Вопросы и ответы о возобновляемых источниках энергии: сайт компании РусГидро. [Электронный ресурс]. 2006. URL: http://www.rushydro.ru/press/material/26712.html

  5. Крутогоров Ю.А. Сто профессий автомата / Ю.А. Крутогоров Научно-художественная литература. – М.: Детская литература, 1989. - с.15-21

  6. Магомедов А.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии [Электронный ресурс] // Библиотекарь.Ру: электронная библиотека нехудожественной литературы. Махачкала, 1996. URL: http://www.bibliotekar.ru/alterEnergy/

  7. Реферат Источники энергии [Электронный ресурс] // bestreferat.ru. 10 марта 2007 URL: http://www.bestreferat.ru/referat-83177.html

  8. Фильм Энергия будущего. Альтернативные источники энергии будущего / Научно-популярный фильм телевизионного канала Discovery Channel [Электронный ресурс] // видеохостинговая компания YouTube

URL: https://www.youtube.com/watch?v=hA1z1Ov0mZE

5. Приложение

Приложение 1.

Доля отдельных источников энергии (%)

Период

Мускульная энергия человека

Органические вещества

Древесина

Уголь

Нефть

Природный газ

Водная энергия

Атомная энергия

500 тыс. лет до н. э.

100

-

-

-

-

-

2 тыс. лет до н. э.

70

25

5

-

-

-

-

-

Около 1500 г. н. э.

10

20

70

-

-

-

-

-

1910 г.

-

16

16

65

3

-

-

-

1935 г.

-

13

7

55

15

3

5

-

1972 г.

-

-

10

32

34

18

5

1

1990 г.

-

-

1

20

33

26

4

16

Приложение 2.

Примеры исторических фактов применения природной энергии.

По данным историков, первые тягловые животные была запряжены в плуг около 5 тысяч лет назад. Упоминание о первом использовании водной энергии – запуске первой мельницы с колесом, приводимым в движение водяным потоком, – относится к началу нашего летосчисления. Однако потребовалась еще тысяча лет, прежде чем это изобретение получило распространение. А древнейшие из известных сегодня ветряных мельниц в Европе были построены в 11 веке.

Приложение 3.

Схема простого водяного колеса

Приложение 4.

Схема водяного колеса Витрувия

Приложение 5.

Схема работы современной гидроэлектростанции.

Приложение 6.

Анкета

к работе «Природные источники электрической энергии»

учащихся 3 б класса МБОУ №7

Вопросы

Ответы

Количество человек в вашей семье?

Сколько электрических приборов, включая заряжаемые, используется в Вашем доме?

Знаете ли Вы о проблеме сокращения невозобновляемых природных запасов ископаемых (угля, газа, нефти) на планете Земля?

Знаете ли вы о возможностях использования альтернативных источниках энергии – возобновляемых природных источников энергии ветра, солнца и потока воды?

Существует ли для Вас разница, из каких источников (невозобновляемых или возобновляемых) поступает энергия в Ваш дом и на место работы/ учёбы?

Готовы ли вы заменить автомобиль, работающий на топливе на автомобиль с электромотором, работающий от аккумулятора?

Благодарим Вас за помощь!

1 Индийский учёный – физик. Член ряда научных обществ и академий наук, в том числе Лондонского королевского общества (1941).

2 Некоторые исторические факты применения природной энергии изложены в приложении 2.

3 Генератор (лат. generator «производитель») — устройство, производящее какие-либо продукты, вырабатывающее электроэнергию или преобразующее один вид энергии в другой.

4 В переводе с латинского — вихрь, вращение. Это двигатель с лопастями, в котором энергия потока воды, пара или газа преобразуется в механическую работу.

5 Схема колеса приведена в приложении 3.

6 Марк Витру́вий Поллио́н (I век до н. э.) — римский архитектор и механик, учёный.

7 Схема водяного колеса Витрувия приведена в приложении 4.

8 Схема работы гидроэлектростанции приведена в приложении 5.

9 Название профессий, связанных с добычей нефти.

10 Древнегреческий учёный, математик, физик и механик.

11 Вода кипит и превращается в водяной пар уже при температуре 100 градусов.

12 Вещество содержится в земной коре, по распространённости занимает второе место после кислорода.

13 Разработка американского архитектора Шейлы Кеннеди.

14 Проект американского химика Нейтона Льюиса.

15 Солнечная тепловая электростанция «Андосоль».

16 Дональд Садовэй в сотрудничестве с группой студентов и докторантов Массачусетского технологического института.

17 В 5 тысяч квадратных метров.

18 Образец анкеты приведен в приложении 6.

19 Респондент – это лицо, отвечающее на вопросы анкеты.

14

videouroki.net

«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ» - PDF

И СС Л Е ДОВАТ Е Л Ь С К А Я РА Б ОТА «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ» Выполнили обучающиеся МБОУ «Залегощенская средняя общеобразовательная школа 2» Залегощенского района Орловской области

Цель - исследование наличия биоэлектрического напряжения у растений, влияния электричества на прорастание семян и рост растений. Задачи. Изучение литературы по данному вопросу. Проведение экспериментов по обнаружению и наблюдению биоэлектрического напряжения у растений и плодов Создание конструкции для подведения тока к органам растений «Электрического стимулятора роста» Проведение экспериментов по наблюдению влияния электрического поля и электрического тока на прорастание семян и рост растений

Исследование наличия электрического напряжения в лимонах Фото 1 Фото 2 п/п Количество лимонов Напряжение U, В 1 1(без меди и цинка) 0,1 2 1 (с медью и цинком) 0,43 3 3 (с медью и цинком) 0,60 Таблица 1

Напряжение в яблоке и помидоре Таблица 2 Напряжение, U, Условия проведения п/п В 1 Оба электрода на кожуре яблока 0 2 Один электрод на кожуре, другой в мякоти яблока 0,21 3 Электроды в мякоти разрезанного яблока 0 05 4 Электроды в мякоти помидора 0 02

Исследование наличия электрического напряжения в листьях Фото 3 Таблица 3 п/п Расстояние между электродами, см Напряжение, В 1 3,5 0,01 2 7,5 0,03 3 11 0,05

Исследование влияния электрического поля на прорастание семян Фото 4 Фото 5

Сроки горох Наблюдения Опытная чашка (помещенная в электрическое поле на 10мин) Таблица 4 Контрольная чашка (без электрического поля) 06.02. Замачивание семян Замачивание семян 07.02. Набухание семян Набухание семян 08.02. Прорастание 6 семян Без изменений 09.02. Прорастание еще 4 сем Прорастание 8 семян (5 не проросли) 10.02 Увеличение ростков у 10 семян (3 не проросли) Увеличение ростков 11.02 Увеличение ростков у 10 семян (3 не проросли) Увеличение ростков 12.02 Увеличение ростков Увеличение ростков Сроки Наблюдения фасоль Опытная чашка Контрольная чашка 06.02. Замачивание семян Замачивание семян 07.02. Набухание семян Набухание семян 08.02. Набухание семян Без изменений 09.02. Прорастание 7 семян Без изменений 10.02. Увеличение ростков семян Прорастание 3 семян (4 не проросли) 11.02. Увеличение ростков семян Прорастание 2 семян (2 не проросли)

Сроки горох Опытная чашка (помещенная в электрическое поле на 30 мин) Наблюдения Контрольная чашка (без влияния электрического поля) 01.02. Замачивание семян Замачивание семян 02.02. Набухание семян Набухание семян 03.02. Без изменений Без изменений 04.02. Без изменений Прорастание 8 семян (4 не проросли) 05.02. Без изменений Увеличение ростков 06.02. Прорастание 2 семян (10 не проросли) Увеличение ростков Сроки 07.02. Увеличение ростков Наблюдения Увеличение ростков Фасоль Опытная чашка Контрольная чашка 01.02. Замачивание семян Замачивание семян 02.02. Набухание семян Набухание семян 03.02. Без изменений Без изменений 04.02. Без изменений Без изменений 05.02. Без изменений Прорастание 3 семян (4 не проросли) 06.02. Прорастание 2 семян (5 не проросли) Таблица 5 Прорастание 2 семян (2 не проросли)

Диаграмма 1 «Прорастание семян гороха и фасоли при воздействии на них электрического поля в течение 10 мин в сравнении с контрольными образцами» 80% 70% 60% 80% 70% Диаграмма 2 «Прорастание семян гороха и фасоли при воздействии на них электрического поля в течение 30 мин по сравнению с контрольными образцами» 80% 280% 40% 200% 280% 30% 180% 20% 10% 0% 30% 40% горох фасоль этал. образец эспер. образец 100% 80% 0% горох 30% 30% фасоль 40% экспер. образец эталон. образец

Создание конструкции «Электрического стимулятора роста» ма Рис. 1 Фото 6

Исследование влияния электрического тока на прорастание семян и рост растений Фото 7 Фото 8 Фото 9

Прораста ние Всходы Ветвлени е стебля, кущение Фасоль эксперимен тальная Фасоль образец Горох эксперимента льный Горох образец Овес эксперимента льный Овес образец Через 2 дня Через 3 дня Через 2 дня Через 3 дня Через 2 дня Через 3 дня Через 4 дня росточки выросли на 10 см. Появились усики. Через 12 дней активно увеличилось количество листьев Через 6 дней росточки выросли на 8 см. Через 14 дней появились листья и усики Через 4 дня росточки выросли на 4 см. Появились усики Через 12 дней активно увеличилось количество листьев Через 6 дней росточки выросли на 4 см. Через 14 дней появились усики Через 6 дней Через 11 дней. Побеги тонкие и бледные Таблица 6 Через 7 дней Через 13 дней Побеги тонкие и бледные Бутониза ция Через 15 дней Через 13 дней Через 15 дней Через 13 дней Цветение Через 4 недели появились первые цветы Выход в трубку Через 5 недель появились первые цветы Через 3 недели появились первые цветы Через 5 недель появились первые цветы После 11 дней началось вымётывание метёлки После 13 дней началось вымётыван ие метёлки

к ускорению процесса прорастания семян и более успешному их образцов, можно сделать предварительный вывод увеличение времени облучения электрическим полем действуют угнетающе, так как качество прорастания семян ниже при увеличении времени Выводы 1. В любом растении можно обнаружить возникновение электрического напряжения, которое зависит от вида и размеров растений, от расстояния между электродами. 2. Обработка семян электрическим полем в разумных пределах приводит дальнейшему росту. 3. После обработки и анализа экспериментальных и контрольных воздействия электрическим полем. 4. Электрический ток малой величины благоприятно воздействует на всхожесть семян и дальнейший рост растений.

«Реанимирование» растений

Результат нашего исследования

Выступление на конференции и перед родителями

Информационный бюллетень «В помощь огородникам»

Сайт школы

Как ни удивительны электрические явления, присущие неорганической материи, они не идут ни в какое сравнение с теми, которые связаны с жизненными процессами. М. Фарадей

docplayer.ru

Исследовательский проект по теме: «Электричество в растениях»

Здесь Вы можете скачать Исследовательский проект по теме: «Электричество в растениях» для предмета : Биология. Данный документ поможет вам подготовить хороший и качественный материал для урока.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

гимназия №2

Исследовательский проект по теме:

«Электричество в растениях»

Авторы проекта:

Цапалин Евгений,

Матвеевский Сергей,

Солоненкова Анна

Руководитель проекта:

Смирнова Елена Юрьевна,

Соловьева Татьяна Алексеевна

Александров, 2013 г.

Содержание:

«Электричество в растениях»

1. Введение:

  1. Основная часть:

а) Обоснование темы;

б) Обзор литературы.

3. Практическая часть:

Проведение опытов;

4. Заключение:

а) Обработка данных;

б) Выводы.

в) Рекомендации по уходу за растениями.

ВВЕДЕНИЕ

План исследований

Цель исследования:

Изучение электрических явлений в растениях.

Задачи:

а) Изучение потенциалов покоя и потенциалов действия комнатных растений на воздействие различных факторов;

б) Изучение вариабельных потенциалов комнатных растений на различные повреждающие факторы.

Методика проведения исследования.

1) Изучение потенциалов покоя, действия и вариабельного потенциала комнатных растений: монстеры, фикуса, каланхоэ, молочая.

2) Изучения потенциала действия на факторы: свет, полив, шум, музыку, прикосновение рукой к листу.

3) Изучение вариабельного потенциала на ожог, ранение путем ежесекундной регистрации цифровым милливольтметром.

4) Обработка полученных данных.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Обоснование темы.

С тех пор как люди стали большую часть своего времени проводить в домах, квартирах, потребность украшать жизненное пространство растениями все увеличивается. Растения обеспечивают нас пищей, и кислородом, и многим другим и оказывают позитивное воздействие на наше тело и душу.

В 80-е годы было введено понятие синдром нездорового помещения. Опыты НАСА доказали это. Человек не может понять, что растения не безмолвные и бесчувственные существа, а живые организмы способные реагировать на окружающую среду.

Факты, описанные в книге П. Томпкинса и К.Берда кажутся фантастическими, но они заставили по-новому взглянуть на растения, что послужило отправным моментом для того, чтобы провести доступные исследования и либо подтвердить, либо опровергнуть их. Растения действительно могут «кричать от боли»?!

Обзор литературы.

Среди многочисленных физиологических процессов, постоянно протекающих в тканях и органах растений, пожалуй, наиболее загадочны биоэлектрические явления. Еще со времени открытия Л. Гальвани электрических процессов в живых тканях электрофизиологам были известны так называемые токи повреждения. При разрезании поперек волокон мышечного аппарата животного и подведении одного контакта гальванометра к срезу, а другого - к продольной неповрежденной поверхности, прибор зафиксировал разность электрических потенциалов в 0,1 В. Последующие измерения токов повреждения на растительных тканях показали аналогичные результаты. Причем поверхности срезов стеблей, листьев, репродуктивных органов и корней всегда по отношению к неповрежденной ткани имели отрицательный заряд.

Хозяйственно-техническое мышление человека породило глобальный экологический кризис. Частью экологической философии нашего времени должна стать экологическая этика, которая должна научить человека гармоничному сосуществованию с себе подобными, с природой и Вселенной. Основополагающим принципом должно стать усиление роли и места создания в Природе.

В. П. Казначеевым (см. №4) доказано наличие признаков мысли, сознания, разумного начала во всех средах и формах жизни на Земле. В качестве примера можно привести индийскую солодку, чувствительную ко всем формам электрических и магнитных воздействий, используемую как метеорологическое растение.

Хотя растения повсеместно рассматривались как бесчувствительные автомата, в последнее время за ними признали способность воспринимать звуки, недоступные для слуха человека и различать цветовые длины волн, такие как инфокрасное излучение и ультрафиолет, которые не воспринимает глаз человека; Они особенно чувствительны к рентгеновскому излучению телевизионному ВЧ-излучению.

В 1950-х годах при помощи микроэлектродов, вводимых в клетку, у нитчатой водоросли нителлы  были обнаружены такие же значения потенциалов покоя, как и у животных клеток — порядка 0,09—0,05 В. Было установлено, что электрические, механические, химические и другие раздражители умеренной интенсивности вызывают в местах своего приложения к органам растения (листу, корню и т. д.) изменения потенциалов, сходные с местными (подпороговыми) потенциалами у животных клеток. Обнаружены у растений и специальные потенциалы возбуждения, подобные потенциалам действия животных клеток. Наиболее приближаются к классическим потенциалам действия электрические потенциалы, возникающие при распространении волны возбуждения по органам растения. Так, типичные двухфазные токи действия длительностью 0,1—0,2 мс сопровождают быстрые движения насекомоядного растения дианова мухоловка, а также защитную двигательную реакцию складывания листьев у стыдливой мимозы (Mimosa pudica) в ответ на механическое или электрическое раздражение растения.          Потенциал покоя . У живых клеток в покое между внутренним содержимым клетки и наружным раствором существует разность потенциалов порядка 60—90мв, которая локализована на поверхностной мембране. Внутренняя сторона мембраны заряжена электроотрицательно по отношению к наружной. ПП обусловлен избирательной проницаемостью покоящейся мембраны для ионов К+. Концентрация К+ в протоплазме примерно в 50 раз выше, чем во внеклеточной жидкости, поэтому, диффундируя из клетки, ионы выносят на наружную сторону мембраны положительные заряды, при этом внутренняя сторона мембраны, практически не проницаемой для крупных органических анионов, приобретает отрицательный потенциал. Поскольку проницаемость мембраны в покое для Na+ примерно в 100 раз ниже, чем для К+, диффузия натрия из внеклеточной жидкости (где он является основным катионом) в протоплазму мала и лишь незначительно снижает ПП, обусловленный ионами К+. В скелетных мышечных волокнах в возникновении потенциала покоя важную роль играют также ионы Cl-, диффундирующие внутрь клетки. Следствием ПП является ток покоя, регистрируемый между поврежденным и интактным участками нерва или мышцы при приложении отводящих электродов. Мембраны нервных и мышечных клеток (волокон) способны изменять ионную проницаемость в ответ на сдвиги мембранного потенциала. При увеличении ПП (гиперполяризация мембраны) проницаемость поверхностных клеточных мембран для Na+ и К+ падает, а при уменьшении ПП (деполяризация) она возрастает, причём скорость изменений проницаемости для Na+значительно превышает скорость увеличения проницаемости мембраны для К+.

         Потенциал действия (ПД). Все раздражители, действующие на клетку, вызывают в первую очередь снижение ПП; когда оно достигает критического значения (порога), возникает активный распространяющийся ответ — ПД. Во время восходящей фазы ПД кратковременно извращается потенциал на мембране: её внутренняя сторона, заряженная в покое электроотрицательно, приобретает в это время положительный потенциал. Достигнув вершины, ПД начинает падать (нисходящая фаза ПД), и потенциал на мембране возвращается к уровню, близкому к исходному, — ПП. Полное восстановление ПП происходит только после окончания следовых колебаний потенциала — следовой деполяризации или гиперполяризации, длительность которых обычно значительно превосходит продолжительность пика ПД. Согласно мембранной теории, деполяризация мембраны, вызванная действием раздражителя, приводит к усилению потока Na+ внутрь клетки, что уменьшает отрицательный потенциал внутренней стороны мембраны — усиливает её деполяризацию. Это, в свою очередь, вызывает дальнейшее повышение проницаемости для Na+ и новое усиление деполяризации и т.д. В результате такого взрывного кругового процесса, т. н. регенеративной деполяризации, происходит извращение мембранного потенциала, характерное для ПД. Повышение проницаемости для Na+ очень кратковременно и сменяется её падением, а следовательно, уменьшением потока Na+ внутрь клетки. Проницаемость для К+, в отличие от проницаемости для Na+, продолжает увеличиваться, что приводит к усилению потока К+ из клетки. В результате этих изменений ПД начинает падать, что ведёт к восстановлению ПП. Таков механизм генерации ПД в большинстве возбудимых тканей.        

Клив Бакстер (см.№4) из Калифорнии, занимавшийся коммуникативными связями растений, открыл способность растений реагировать на мысли и чувства людей. Ведь недаром говорят, что у человека «зеленые руки», если у него прекрасно растут растения.

Известны случаи, когда после смерти хозяйки комнатные растения за одну ночь увядают.

Опытом, проведенным в лаборатории биокибернетики Института агрофизики Академии наук СССР, было установлено, что растения Фасоли, соединенные с чувствительными приборами, издавали импульсы высокой частоты, когда им не хватало воды, таким образом, они сами устанавливали режим полива.

Байрд установил, что растения могут «терять сознание» при избыточном стрессе. Ч.Бос, обнаружил, что растения утрачивают чувствительность подобно животным, и снова становятся чувствительными, как только заканчивается действие наркоза.

По данным Евы-Катарины Хоффман плохо растут растения в помещении с плохим психологическим климатом.

Растение - настоящий генератор электрического тока, оно полностью себя электрифицировало, мембраны клетки, группы клеток, органы и целые растения, сообщества растений - все пронизано электричеством.

Отрицательный потенциал по отношению к антрактным участникам, называется потенциалом повреждения. Его значение варьирует от 20 мВ до 120 мВ. Ток повреждения регистрируется в растениях, например, при таких повреждающих воздействиях как разрез, разрыв, разминание, термические и химические ожоги.

В определенных пределах амплитуда и длительность тока повреждения пропорциональны интенсивности или площади повреждения.

Биопотенциалы растений реагируют на смерть живых существ, если она происходит вблизи растения. Потенциалы играют важную роль в регуляции физиологических процессов. Скорость распространения ПД у высших растений сопоставима со скоростью распространения возбуждения у некоторых животных.

Таким образом, биопотенциалы лежат в основе нормальной жизнедеятельности любой клетки и особенно важны для процессов возбуждения и торможения у животных и человека и раздражимости у растений. Нарушения проводимости клеточных мембран могут приводить к серьезным патологиям организма (вплоть до смерти). Исследования биоэлектрических потенциалов применяют с диагностическими целями в электрокардиографии, электроэнцефалографии, электромиографии.

Изучение электрических явлений в растениях имеет не только научное, но и практическое значение. Если растение, плод или клубень начинают портиться, то его клетки, становятся вялыми, снижается электрическая реакция, по показанием которой модно сделать вывод о качестве продукции.

Практическая часть.

Любые воздействия на организм в той или иной мере изменяют свойства клеточных мембран, вызывают перераспределение ионов и изменяют биопотенциалы. Различают биопотенциалы – токи покоя и биопотенциалы, возникающие в состояние возбуждения- токи действия или потенциалы действия (ПД), которые регистрируются в виде разности потенциалов.

Для изучения реакций растений были взяты комнатные растения: монстера, молочай, фикус. Электрические реакции листа регистрировали цифровым милливольтметром. Ежесекундно снимали показания электрической реакции растений. Затем заносили данные в компьютер для построения графиков электрической активности растений на действие различных факторов. В качестве факторов, инициирующих электрические потенциалы были: вода, свет, шум, музыка, прикосновение рукой.

Для достоверности опыта были проведены трижды на указанных растениях и всегда получали аналогичные результаты по каждому из них. Некоторые показатели, полученные нами коррелируются с показателями, но далеко не все, так как количество растений и диапазон факторов, воздействующих на растения, у нас значительно шире. Кроме того, нами были взяты для исследования растения, которых нет в указанных источниках. Нами получены очень интересные данные по чувствительности растений. Казавшиеся нам фантастическими факты оказалась реальностью. Потенциалы действия на различные раздражители приведены ниже. Приведенные в таблице показатели свидетельствуют о том, что наиболее чувствительными являются фикус, молочай и каланхоэ, т.е. в них развивается более высокий электрический потенциал. Это объясняется по литературным источникам хорошим развитием проводящей ткани в листьях этих растений, а в листьях толстяки хорошо развита паренхима, накапливающая воду, что снижает способность растения к генерации импульсов и их проведению.

Молочай, до опыта хорошо подсушенный, имел потенциал покоя 25 мВ, а через 5 мин после полива развил потенциал действия до 59 мВ. Аналогичная реакция на полив и у фикуса. Потенциал покоя фикуса был 13 мВ, при воздействие агрессивного крика потенциал снизился до 11 мВ. Вероятно, сказалось то, что растение выращено в школе (кабинет биологии) и для него данная шумовая среда – норма. Также не сильно возрос ПД у молочая (кабинет физики) – до 30 мВ, а у каланхоэ (методический кабинет) ПД более заметно повысился до 52 мВ. Фикус оказался чувствительным к классической музыке (Бетховен «Лунная соната») средней громкости - ПД снизился до 0 мВ. При воздействии на цветок музыки в стиле «Хеви-метал» на большой громкости ПД резко повысился до 100 мВ. Аналогичные тенденции прослеживались у других растений. Эти результаты из области фитопсихологии но, тем не менее, они получены.

Интересны результаты по изучению реакции каланхоэ на прикосновения руки к листу. Испытали 4 человека. Получили следующую тенденцию: потенциал покоя каланхоэ – 30 мВ. При прикосновении 1 человека к листьям ПД повышается до 50 мВ, при прикосновении других – понижается до 3 мВ.

Интересный результат, аналогичный результатам в опыте Бакстера, получен в опыте с молочаем. Два растения молочая были поставлены рядом (они стояли на расстоянии), с одного растения сняты показания потенциала покоя, а затем был поранен лист соседнего растения. Электрический потенциал соседнего неповрежденного растения значительно изменился т.е. оно отреагировало на ранение как на собственное, которое производили ранее.

Потенциал повреждения отличается от потенциала действия длительной нерегулярной нисходящей ветвью импульса, что подтверждается графиками.

Весьма интересная реакция на сильные звуки (крик, шум). При возникновении ПД в клетках наступает абсолютный рефрактерный период (кратковременный период полного исчезновения или снижения возбудимости нервной и мышечной тканей, наступающий после их реакции на какое-либо раздражение), который характеризуется тем, что даже сверхпороговые раздражения не вызывают появления электрической реакции. Несмотря на действия звука той же силы происходит затухание реакций растения - у фикуса за 90 сек. Токи действия снизились на 80 мВ.

ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Название

растений.

Потенциал

покоя (мВ)

Потенциал действия (мВ)

На прикосновение рукой.

На шум

На

музыку.

На полив.

На ранение

Классика

Хеви-метал

1.Фикус

11-13

5-63

11

0

100

82

148

2.Молочай

25

12-78

30

5

64

59

112

3.Каланхоэ

30

3-52

52

8

118

64

152

Выводы.

  • Растения реагируют на действие раздражителей внешней среды: полив, шум, музыку, прикосновение изменением электрического напряжения, измеряемого в мВ.

  • Исследование электрических явлений в растениях, возможно, будет иметь не только научное, сколько практическое значение.

Рекомендации по уходу за растениями.

1) Старайтесь, как можно меньше прикасаться к растениям руками.

2) Расставляйте растения в помещении согласно их экологическим характеристикам (светолюбивые на свету, теневыносливые в тени)

3)Поливайте комнатные растения согласно их принадлежности к экологической группе (влаголюбивые, сухолюбивые), времени года и времени суток (зимой утром, летом вечером)

4) В помещении, где находятся растения, не стоит сильно шуметь и включать громкую музыку.

5) Не оставляйте здоровые растения одного вида рядом с поврежденными - это приведет к их гибели.

6) Разговаривайте с растениями ласково и не повышайте на них голос.

Список литературы.

1. Ева-Катерина Хоффман «Энергия комнатных растений». М., 2001.

2. Томпкинс П., Бёрд К. «Тайная жизнь растений»; «Свет», № 3, 4, 5, 1993.

3. Боданов Е. «Громоотвод на подоконнике», «Свет», № 3, 2002.

4. Белимов Г «Мыслящие растения», «Свет», №3, 2002.

5. Плонси Р., Барр Р. «Биоэлектричесиво», М., Мир, 1992.

6. Маслоброд С. «Книга судьбы для растений», «Свет» № 9, 10, 1993.

7. Маслов А. «Электрический язык растений», «Юный натуралист», № 10, 1990.

8. Рыбина И. А. «Светозависимая биоэлектрическая активность» Свердловск, 1980.

9. Коловский Р.А. «Биоэлектрические потенциалы древесных растений», «Наука», Новосибирск, 1980

Интернет-ресурсы:

http://www.flowersweb.info/ - все о комнатных растениях

http://ru.wikipedia.org/wiki - энциклопедия

http://bio.clow.ru/data/2.htm - справочники

http://www.abitura.com/handbook/optic2.html - справочники

docbase.org


Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта