Zemiaková batéria: Pochopenie chemickej a elektrickej energie: 13 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Vedeli ste, že žiarovku môžete napájať len zo zemiakov alebo dvoch? Chemická energia medzi týmito dvoma kovmi sa premieňa na elektrickú energiu a pomocou zemiakov vytvára obvod! To vytvára malý elektrický náboj, ktorý možno použiť na zapnutie svetla.

Tento tutoriál je skvelým príkladom toho, ako energia prichádza v mnohých formách a ako ju výrobky používajú na svoju prácu. Zemiaková batéria premieňa energiu z chemickej na elektrickú, aby žiarovka mohla fungovať (referenčné hodnoty C a D).

Nasledujte Faith Davis, Cheyenne Balzer a Spencer White prostredníctvom tohto tutoriálu, aby ste urobili batériu zo zemiakov, a dúfajme, že sa naučíte niečo o využití energie a technológiách, ktoré ju používajú!

Krok 1: Zhromaždite materiály

• 2 zemiaky (dá sa urobiť aj viac, ak chcete viac energie)
• 2 haliere
• 2 pozinkované klince/skrutky (väčšina skrutiek je už pozinkovaná)
• 3 kusy medeného drôtu
• malá LED žiarovka alebo voltmetr

Krok 2: Odizolujte medené vedenie tak, aby zodpovedalo Penny

Musíte sa uistiť, že odizolujete dostatok drôtu, aby ste ho bezpečne omotali okolo penny.

Krok 3: Nakrájajte na kúsky zemiakov

Každá štrbinka by sa mala zmestiť do haliera, ale nemusí to byť presné, pretože vždy sa to dá neskôr upraviť!

Krok 4: Penny omotajte drôtom a vložte do zemiakov

Penny zabalené v penci by mali tesne zapadnúť do štrbiny, ktorú ste urobili predtým. Na to, aby ste penny správne zaradili, môže byť potrebné určité prispôsobenie a malá sila.

Krok 5: Odrežte druhý koniec medeného drôtu

Na strane, ku ktorej nie je penny pripevnený, orežte drôt na požadovanú dĺžku medzi druhým zemiakom plus palec alebo dva.

Krok 6: Vložte pozinkovanú skrutku do zemiakov

Chcete nechať dostatok skrutky na druhý koniec medeného drôtu, aby sa omotala, ale skrutku stále dobre prichytiť v zemiakoch. Uistite sa, že skrutka neprechádza celou vašou zeminou! Tento krok bude vyžadovať určitú silu a je jednoduchší, ak ho skrútite namiesto toho, aby ste sa tam snažili zaseknúť skrutku.

Krok 7: Omotajte druhý koniec medeného drôtu okolo skrutky

Spojte dva zemiaky spolu s drôtom idúcim z penny na skrutku.

Krok 8: Opakujte kroky 2 - 4

Do druhého zemiaka, ktorý už má skrutku, nakrájajte novú štrbinu na cent a do tohto zemiaka vložte nový cent zabalený v drôte.

Tip: Odstrihli sme všetky drôty, aby boli celkovo zhruba rovnako dlhé, aby sme si to neskôr uľahčili.

Krok 9: Zopakujte kroky 6 - 7

Vložte skrutku do zemiaka, ktorý má iba cent, a na skrutku pripevnite nový drôt.

Krok 10: Skontrolujte pripojenia

Nakoniec by takto mali vyzerať spojenia. Starostlivo sa pozrite na boky zemiakov. Každý zemiak v batérii by mal mať jednu zinkovú stranu (skrutka) a jednu medenú stranu (penny) s pripojenými drôtmi.

Vynechajte dva drôty, jeden na cent a jeden na skrutku. Tieto vodiče sa pripoja k žiarovke alebo voltmetru.

Tip: Ak ste chceli pridať viac zemiakov, aby ste získali väčšiu silu, postupujte podľa tohto vzoru! Každý zemiak by mal mať jednu skrutku a jeden cent!

Krok 11: Otestujte si batériu

odkrytý vodič položte na spodok žiarovky alebo na kolíky voltmetra, aby ste videli svoju batériu v prevádzke!

Tip: Len pri dvoch zemiakoch sme zistili, že na žiarovku neprodukuje dostatok energie. Potom, čo sme to zistili, sme nakoniec pridali ďalšie zemiaky.

Krok 12: Zamyslite sa a učte sa

Ako to funguje:

Zemiaková batéria je typ batérie, ktorá je známa ako elektrochemický článok. Chemikálie zinok a meď (v skrutke a penny/drôte) navzájom reagujú, čím vzniká chemická energia. Táto chemická energia sa premieňa na elektrickú energiu spontánnym prenosom elektrónov.

Zemiak funguje ako pufer a elektrolyt pre tieto dva kovy. To znamená, že oddeľuje zinok a meď, čo núti elektróny pokúšajúce sa dostať z jedného kovu do druhého, aby prešli zemiakmi a vytvorili obvod. Elektróny sú schopné pretekať zemiakmi, pretože pôsobia ako elektrolyt. Tieto dva kovy by stále reagovali, keby sa jeden druhého dotýkali bez zemiakov, ale bez bariéry a elektrolytu by energia uvoľnená z reakcie nevytvorila obvod, čím sa napája žiarovka.

Keď sú dva drôty pripojené k žiarovke, dokončí tento obvod a zapne svetlo!

Krok 13: Náš vzdelávací proces

Problémy, ktoré sme vyriešili: Keďže sme zistili, že dve batérie nedokážu napájať našu žiarovku, boli sme sklamaní z možnosti ukázať energiu zemiakov iba pomocou voltmetra. Aby sme to vyriešili, rozhodli sme sa pridať ďalšie zemiaky. Keď to nefungovalo, našli sme LED žiarovku namiesto bežnej žiarovky, ktorú sme pôvodne používali. Nakoniec sa svetlo rozsvietilo štyrmi zemiakmi a účinnou LED žiarovkou, a preto sme k pokynom pridali možnosť pripojiť viac zemiakov a prečo naše materiály hovoria, že použiť LED žiarovku, aj keď náš obrázok obsahuje žiarovku.

Ďalšie nápady: Pohrávali sme sa s niekoľkými nápadmi, než sme sa rozhodli vyrobiť žiarovku poháňanú zemiakmi a vysvetlili sme, ako a prečo to funguje. Uvažovali sme o výrobe malej veternej turbíny alebo vodnej turbíny na výrobu elektriny a hovorili sme konkrétne o benchmarku M alebo I, ale rozhodli sme sa pre to hlavne preto, že Spencer mal predchádzajúce znalosti o tom, ako zabezpečiť, aby zemiaková batéria fungovala. Okrem toho sme sa chceli pokúsiť použiť zemiaky na nabíjanie telefónov, ale zistili sme, že na to bude potrebovať príliš veľa zemiakov, než sme si mohli dovoliť. Nakoniec sme boli všetci spokojní s vysvetlením energie vo vzťahu k benchmarku C a D na príklade zemiakovej batérie.