Električna energija i svjetlo od limuna: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Prije nešto više od 200 godina talijanski fizičar Alessandro Volta izumio je prvu pravu bateriju. U ovom znanstvenom eksperimentu u učionici možemo ponovno stvoriti vrlo sličnu bateriju koju je Volta izumio ne koristeći ništa više od limuna i dva komada metala. Dovoljno je snažan da upali LED diodu, stvarno stvaramo svjetlost od limuna!

Usput … Voltina baterija koristila je bakar, cink i krpu natopljenu slanom vodom. U našem eksperimentu koristit ćemo bakar, magnezij i limun, ali teorija je ista, koristimo kemijsku reakciju za proizvodnju električne energije.

Projekt je namijenjen učenicima u dobi od 10-15 godina (američki razred 5-9). Stariji učenici trebali bi moći dovršiti projekt bez pomoći i utvrditi zašto krug ne radi (na primjer, veza nije dobra između limuna itd.).

Projekt je savršen za sate fizike ili općih znanosti, ali bi se mogao proširiti i na tečaj informatike. Navest će vaše učenike na razmišljanje o tome odakle njihovim mobilnim telefonima snaga. Razred pokazuje da baterija koristi kemijsku reakciju za stvaranje električne struje.

Pribor

• Polovica limuna izrezana na 3 segmenta (tj. 3 x 1/6 limuna)
• Neka bakrena žica (ukupno oko 12 cm (20 cm)) - ovo je žica koja se koristi u kućnim utičnicama za struju. Ako poznajete električara, oni će sigurno imati mnogo isključenja koje možete koristiti. Inače je dostupna u svakoj trgovini hardvera.
• Nešto magnezijeve vrpce (ukupno oko 10 cm) - ovo je dostupno na mreži po cijeni od oko 3 USD za jardu (1 milion). Ako je ne možete nabaviti, onda će i "pocinčani" čavli raditi (ali ne tako dobro), to su nokti prekriveni cinkom, prodavat će ih željezna roba. Izgledaju sivo i dosadno za gledanje (tj. nisu sjajni).
• LED (normalna 3v LED), izbjegavajte plavu boju jer im je ponekad bilo potrebno više energije za osvjetljavanje.

Korak 1: Pripremite materijale i napravite ćelije

Uzmite 1/2 limuna i izrežite ga na 3 segmenta kao što je prikazano na slici

Zatim izrežite 2 komada bakrene žice duljine oko 1 ". Pazite da oko kabela nema gumene zaštite, trebala bi biti boje" bakra ":-)

Konačno 3 komada magnezijeve vrpce dugačke oko 1 (jednostavno se režu škarama)

Napravit ćemo 3 male baterije (ili "ćelije"). Svaka baterija sastoji se od dijela limuna, bakrenog terminala i terminala od magnezija.

Zašto su nam potrebne 3 baterije, pitate se? Svaka baterija će proizvoditi oko 1 volt električne energije, ali LED -i treba oko 3 volti električne energije za rad. Dakle, ako spojimo 3 baterije zaredom imat ćemo 3 volta, trebalo bi biti savršeno za paljenje LED diode.

Korak 2: Spojite 3 baterije u niz

Dakle, imamo 3 baterije, sada ih moramo spojiti u nizu.

Ono što je važno u ovoj fazi je da se bakreni priključak jedne baterije poveže s magnezijevom stezaljkom sljedeće baterije. Najlakši način da to učinite je savijati bakrenu žicu tako da se stisne na magnezij kako bi ostvarila čvrstu vezu.

Ako slučajno spojite bakar na bakar ili magnezij na magnezij svake baterije, baterije će se u osnovi poništiti, to je kao da jednu bateriju stavite u daljinski upravljač televizora na pogrešan način, daljinski upravljač neće raditi.

Dakle, sada imamo 3 baterije u nizu.

Korak 3: Spojite LED i neka svijetli

Na kraju možemo spojiti LED diodu na krajnji lijevi priključak lijeve baterije i krajnju desnu priključnicu desne baterije tako da se napravi električni krug.

No, pričekajte - LED je vrlo specifičan po načinu na koji je spojen. Vidjet ćete da je jedna noga na LED -u dulja od druge, to se zove "Anoda", potrebno ju je spojiti na pozitivnu (+) stranu baterije. Kraća noga naziva se "katoda", potrebno ju je spojiti na negativnu (-) stranu baterije.

Ali koji je pozitivni, a koji negativni terminal na limunovoj bateriji?

…..bakar je pozitivan (+), pa spojite dugi krak LED -a na bakrenu žicu i spojite kratki dio LED -a na magnezijev terminal.

I hej presto LED bi trebao svijetliti. Ako stisnete komadiće limuna, mogli biste vidjeti da LED dioda svijetli jače jer će se otpustiti više soka što čini bolju vezu s terminalima.

Dakle, koja znanost stoji iza ove magije?

Pa kemijska reakcija se odvija između dva različita metalna terminala (nazvana "elektrode"), limunov sok pomaže u reakciji (naziva se "elektrolit"). Kad se kemijska reakcija dogodi, stvaraju se dodatni "elektroni" koji teku po strujnom krugu u LED. LED tada pretvara te elektrone u svjetlost.

Pogledajte što se događa s terminalima ako ostavite LED diodu priključenom nekoliko sati - bojim se da niste izumili bateriju koja će trajati vječno!

Također možete pokušati sa samo 2 ćelije, LED bi trebala svijetliti, ali će biti slabija. Sa samo jednom ćelijom napon će zasigurno biti prenizak da bi osvijetlio LED, ali pokušajte.

Baterije postaju sve kritičnije za napajanje naših mobilnih uređaja i električnih automobila, ova klasa pokazuje da je tehnologija baterija napredovala u posljednjih 200 godina, ali još uvijek ima dovoljno prostora za poboljšanje … možda će uskoro vaš mobilni telefon samo potrebno punjenje jednom godišnje!

Ako ne možete pronaći magnezijsku vrpcu:

Konačno, ako nemate magnezij, možete pokušati i s cinkom, baš kao što je to učinio Alessandro Volta umjesto magnezija (mogu se upotrijebiti neki pocinčani (nazvani "pocinčani") nokti), ali možda ćete morati upotrijebiti više od 3 stanice budući da će cink proizvoditi samo oko 0,9 volti po ćeliji u usporedbi s preko 1 volta s magnezijem.