Elektrina a svetlo z citrónu: 3 kroky

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Pred viac ako 200 rokmi vynašiel taliansky fyzik Alessandro Volta prvú skutočnú batériu. V tomto vedeckom experimente v triede môžeme znova vytvoriť veľmi podobnú batériu, ktorú Volta vynašiel, pričom nepoužil nič iné ako citrón a dva kusy kovu. Je dostatočne silný na to, aby rozsvietil LED, skutočne vytvárame svetlo z citrónu!

Mimochodom … Voltova batéria používala meď, zinok a handričku namočenú v slanej vode. V našom experimente použijeme meď, horčík a citrón, ale teória je rovnaká, na výrobu elektriny používame chemickú reakciu.

Projekt je určený pre študentov vo veku 10-15 rokov (americký stupeň 5-9). Starší študenti by mali byť schopní dokončiť projekt bez pomoci a zistiť, prečo obvod nefunguje (napríklad spojenie medzi citrónmi atď. Nie je dobré).

Projekt je ideálny pre hodiny fyziky alebo všeobecných vied, ale môže byť rozšírený aj o triedu IT. Nechá vašich študentov premýšľať o tom, odkiaľ čerpajú svoje mobilné telefóny. Táto trieda ukazuje, že batéria používa na vytvorenie elektrického prúdu chemickú reakciu.

Zásoby

• Polovica citrónu nakrájaná na 3 segmenty (t. J. 3 x 1/6 citrónu)
• Nejaký medený drôt (celkom asi 20 cm) - to je drôt používaný vo vašich domácich elektrických zásuvkách. Ak poznáte elektrikára, určite bude mať veľa skratiek, ktoré môžete použiť. V opačnom prípade je k dispozícii v každom železiarstve.
• Nejaká magnéziová stuha (celkom asi 3 palce (10 cm) celkom) - tá je k dispozícii online za zhruba 3 doláre na yard (1 m). Ak ju nemôžete dostať, budú fungovať aj „pozinkované“klince (ale nie také dobré), tieto sú nechty pokryté zinkom, železiarstvo ich bude mať. Na pohľad pôsobia sivo a matne (tj. nie sú lesklé).
• LED (normálna 3v LED), vyhýbajte sa modrej, pretože na ich osvetlenie niekedy potrebovali viac energie.

Krok 1: Pripravte si materiál a vytvorte bunky

Vezmite 1/2 citrónu a nakrájajte na 3 segmenty, ako je znázornené na obrázku

Ďalej odstrihnite 2 kusy medeného drôtu asi 1 "dlhý. Uistite sa, že okolo kábla nie je žiadne gumové tienenie, malo by mať" medenú "farbu:-)

Nakoniec 3 kusy magnéziovej stuhy asi 1 palca (dá sa jednoducho strihať nožnicami)

Chystáme sa vytvoriť 3 malé batérie (alebo „články“). Každá batéria sa skladá z citrónového segmentu, medeného terminálu a magnéziového terminálu.

Prečo potrebujeme 3 batérie, ktoré sa pýtate? Každá batéria bude produkovať asi 1 volt elektrickej energie, ale LED dióda potrebuje na svoju prácu približne 3 volty elektrickej energie. Ak teda zapojíme 3 batérie v rade, budeme mať 3 volty, rozsvietenie diódy LED by malo byť perfektné.

Krok 2: Zapojte 3 batérie v rade

Máme teda 3 batérie, teraz ich musíme spojiť za sebou.

V tejto fáze je dôležité, aby sa medený terminál jednej batérie pripojil k horčíkovému konektoru ďalšej batérie. Najjednoduchším spôsobom je ohnúť medený drôt tak, aby sa pritlačil na horčík a vytvoril tesné spojenie.

Ak omylom pripojíte meď k medi alebo horčík k horčíku každej batérie, batérie sa v podstate navzájom vyrušia, je to ako vloženie jednej z batérií do diaľkového ovládača televízora nesprávnym smerom, diaľkový ovládač nebude fungovať.

Teraz teda máme 3 batérie za sebou.

Krok 3: Pripojte diódu LED a nechajte svetlo

Nakoniec môžeme LED diódu pripojiť k úplne ľavému terminálu ľavej batérie a úplne pravému terminálu pravej batérie, aby bol vytvorený elektrický obvod.

Ale počkajte - LED dióda je veľmi konkrétna v tom, ako je zapojená. Uvidíte, že jedna z nôh na dióde LED je dlhšia ako druhá, tomu sa hovorí „anóda“, musí sa pripojiť k kladnej (+) strane batérie. Kratšia noha sa nazýva „katóda“, musí sa pripojiť k zápornej (-) strane batérie.

Čo je však kladný a ktorý záporný pól na citrónovej batérii?

….. meď je kladná (+), preto zapojte dlhú nohu LED diódy do medeného drôtu a krátku nohu LED zapojte do horčíkového konektora.

A hej, aby sa LED nerozsvietila. Ak stlačíte segmenty citrónu, môžete vidieť, ako LED žiari jasnejšie, pretože sa uvoľní viac šťavy, čím sa lepšie prepojí s terminálmi.

Aká je teda veda za týmto kúzlom?

Medzi dvoma rôznymi kovovými koncovkami (nazývanými „elektródy“) prebieha chemická reakcia, citrónová šťava pri reakcii pomáha (nazýva sa to „elektrolyt“). Keď dôjde k chemickej reakcii, vytvorí sa niekoľko ďalších „elektrónov“, ktoré prúdia obvodom do LED diódy. LED potom tieto elektróny prevádza na Svetlo.

Pozrite sa, čo sa stane s terminálmi, ak necháte LED diódu zapojenú niekoľko hodín - obávam sa, že ste nevymysleli batériu, ktorá vydrží navždy!

Môžete to tiež skúsiť s iba 2 článkami, LED dióda by mala svietiť, ale bude slabšia. Len s jedným článkom určite bude napätie príliš nízke na to, aby sa rozsvietilo LED, ale pokračujte a skúste to.

Batérie sú pre napájanie našich výkonných mobilných zariadení a elektromobilov stále dôležitejšie, táto trieda ukazuje, že technológia batérií prešla za posledných 200 rokov kus cesty, ale stále je tu veľa priestoru na zlepšenie … možno už čoskoro bude váš mobilný telefón iba treba nabiť raz za rok!

Ak nemôžete nájsť magnéziovú stuhu:

Nakoniec, ak nemáte horčík, môžete tiež skúsiť experiment s použitím zinku, ako to urobil Alessandro Volta namiesto horčíka (môžu sa použiť aj niektoré pozinkované (nazývané „galvanizované“nechty)), ale možno budete musieť použiť viac ako 3 články. pretože zinok bude produkovať iba asi 0,9 voltu na článok v porovnaní s viac ako 1 voltom s horčíkom.