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水果電池及其改進(jìn)的研究報告
【摘要】為了研究影響水果電池的電壓、功率的因素。我們進(jìn)行了多次酸堿度不同、兩極金屬不同，水果不同、兩金屬片之間距離的實驗，最終確定了一定的規(guī)律，具體情況如下。
【關(guān)鍵詞】水果電池改進(jìn)
一、引言
21世紀(jì)是一個能源缺乏的時代。電能作為一種能源，開發(fā)前景不可估量。并且在日常生活中，電池的使用頻率非常高，而我們通過上網(wǎng)查詢得知，一粒紐扣電池，能污染600立方米的水。我們便想到能否對電池進(jìn)行改進(jìn)，減少其對環(huán)境的污染呢？一系列關(guān)于電池的問題的提出，促使我們開展了這次研究性學(xué)習(xí)。雖然這些問題可能網(wǎng)上可以找到答案，但如果是自己研究出來的，那意義就不同了。
二、研究方法和研究過程
1、用不同的水果和相同的兩種金屬片：我們通過用不同的水果和相同的兩種金屬片測出電壓值，控制變量，就可以得出哪一種水果的發(fā)電能力最強(qiáng)。我們先把所有的水果都切成兩半，用精密pH試紙測出各個水果的pH值。然后，我們將兩種金屬片切割成形狀、大小都相等的金屬片，并在金屬片的中間位置畫一條線，確保每一次金屬片與水果的接觸面積是相同的。為了減少誤差，我們在每做完一個水果的實驗后，都把金屬片清洗一次，考慮到有可能會不能清洗得完全干凈，金屬片仍有發(fā)電能力，所以我們在清洗完金屬片后又將金屬片首尾相接，形成回路迅速消耗其電能，從而消除其對下一次實驗的影響。經(jīng)過一系列的實驗我們最總得出這么多種的水果中，檸檬的發(fā)電能力最強(qiáng)。
2、用檸檬和不同的金屬片組合進(jìn)行實驗：我們通過用檸檬和不同的金屬片組合進(jìn)行實驗，控制變量，從而得出哪兩種金屬片組合產(chǎn)生的電子最多，我們分別用了銅、鋅、鐵等金屬進(jìn)行組合，進(jìn)行完一組實驗后又按照上面的方法處理。最后得出銅作正極，鋅作負(fù)極最佳。
3、用橙、銅鋅金屬片組合，調(diào)整兩金屬片的插入深度：由于實驗中檸檬的數(shù)量不足和檸檬過小，金屬片容易洞穿檸檬，所以我們不選擇檸檬來進(jìn)行后續(xù)實驗，而是采用橙來進(jìn)行后續(xù)實驗。經(jīng)過實驗后我們得出結(jié)果，金屬片插入深度越大，與水果的接觸面積越大，水果電池的發(fā)電能力越強(qiáng)。
4、用橙、銅鋅金屬片組合，調(diào)整兩金屬片之間距離進(jìn)行實驗：在實驗中我
們又發(fā)現(xiàn)了新的問題——兩金屬片之間的距離有可能會影響水果電池的發(fā)電能力。由于實驗中檸檬的數(shù)量不足和檸檬過小取得的距離不夠大，實驗結(jié)果差異不夠明顯，經(jīng)過一番考慮后，我們決定用橙來完成實驗。我們以厘米為一單位，分別進(jìn)行了1cm、2cm、3cm的實驗，最后得出水果電池的發(fā)電能力并不是呈正比例關(guān)系，距離過大與過小都會減弱水果電池的發(fā)電能力，取2cm的發(fā)電能力最強(qiáng)。
三、測量數(shù)據(jù)
四、數(shù)據(jù)分析與討論
1、水果種類對電壓的影響
由表-1數(shù)據(jù)中可以得知在其他條件（包括pH值）相同的情況下，不同種類的水果電壓不同，要提高水果電池的效能就應(yīng)該選取合適的水果。
2、pH對電壓的影響
由表-2數(shù)據(jù)中可以得知隨著pH值得下降，水果電池的電壓越高，也就是發(fā)電能力越強(qiáng)，要提高水果電池的效能就應(yīng)該在選取水果時就應(yīng)該要選取pH值盡可能小的水果。
3、兩極金屬片對電壓的影響
從表-3數(shù)據(jù)中可以看出同一種水果時，銅鋅兩種金屬組合時的電壓最高，從網(wǎng)上搜索的資料說：水果電池的兩種金屬片的電化學(xué)活性是不一樣的，其中更活潑的那邊的金屬片能置換出水果中的酸性物質(zhì)的氫離子，由于產(chǎn)生了正電荷，整個系統(tǒng)需要保持穩(wěn)定。而銅鋅兩種金屬是所選取的金屬中活潑性差異最大的，所以可以推論，水果電池的電壓與活潑性差異成正比關(guān)系。
4、金屬片與水果的接觸面積對電壓的影響
從表-4數(shù)據(jù)中可以看出同一個水果，金屬片與水果的接觸面積越是大那么它的電壓就越高，從水果電池原理可以得出，由于是由更活潑的那邊的金屬片能置換出水果中的酸性物質(zhì)的氫離子，由于產(chǎn)生了正電荷，整個系統(tǒng)需要保持穩(wěn)定，
產(chǎn)生電流，所以接觸面積越大，置換的速率就越快，電壓就越高。
5、兩金屬片之間的距離對電壓的影響
由表-5數(shù)據(jù)中可以得知距離過大與過小都會減弱水果電池的發(fā)電能力，當(dāng)其他條件不變時，水果電池的發(fā)電能力與兩金屬片之間的距離呈負(fù)相關(guān)，所以兩金屬片之間距離應(yīng)盡可能小。
五、補充實驗
我們經(jīng)過一番思考后認(rèn)為，水果中的果肉有可能會降低水果的發(fā)電能力。所以我們進(jìn)又行了后續(xù)的實驗。經(jīng)過討論后，我們覺得應(yīng)該再做一個補充實驗。 實驗：
1、先把檸檬榨成檸檬汁，然后把濾紙放在漏斗中，將檸檬汁進(jìn)行過濾，濾去果汁中的殘余果肉。
2、把萬用表接在銅鋅兩塊金屬片上，將檸檬汁倒入預(yù)制容器中，移動兩塊金屬片，使其距離盡可能小，但不接觸。
3、把金屬片盡可能全部浸入檸檬汁中，使接觸面積達(dá)到最大化。 4、待萬用表示數(shù)穩(wěn)定時，讀數(shù)為1.03V，發(fā)電能力得到較大提高。
六、實驗成果及未解決問題
1、達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，已將水果電池電壓提高至1.03V（>1V）。 2、組員更加了解水果電池。
3、果酸可能會腐蝕鋅片，有鋅鹽產(chǎn)生會造成一定污染，并且電池的壽命會因為鋅片被腐蝕而減短。
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