Elektřina a světlo z citronu: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Před více než 200 lety vynalezl italský fyzik Alessandro Volta první skutečnou baterii. V tomto vědeckém experimentu ve třídě můžeme znovu vytvořit velmi podobnou baterii, kterou vynalezl Volta, s použitím pouze citrónu a dvou kusů kovu. Je dostatečně silný, aby rozsvítil LED, opravdu vytváříme světlo z citronu!

Mimochodem … Voltova baterie používala měď, zinek a hadřík namočený ve slané vodě. V našem experimentu použijeme měď, hořčík a citron, ale teorie je stejná, k výrobě elektřiny používáme chemickou reakci.

Projekt je určen pro studenty ve věku 10–15 let (americký stupeň 5-9). Starší studenti by měli být schopni dokončit projekt bez pomoci a zjistit, proč obvod nefunguje (například spojení mezi citróny není dobré atd.).

Projekt je ideální pro hodiny fyziky nebo obecné vědy, ale může být také rozšířen o třídu IT. Nechá vaše studenty přemýšlet o tom, kde berou své mobilní telefony. Třída ukazuje, že baterie používá k vytvoření elektrického proudu chemickou reakci.

Zásoby

• Polovina citronu nakrájená na 3 segmenty (tj. 3 x 1/6 citronu)
• Několik měděných drátů (celkem asi 20 cm) - to je drát používaný ve vašich domácích elektrických zásuvkách. Pokud znáte elektrikáře, určitě bude mít mnoho odřezků, které můžete použít. Jinak je k dispozici v každém železářství.
• Nějaká magnéziová stuha (celkem asi 3 "(10 cm) celkem) - tato je k dispozici online za přibližně 3 dolary za yard (1 m). Pokud ji nemůžete sehnat, budou fungovat i„ pozinkované “hřebíky (ale ne tak dobré), toto jsou hřebíky pokryté zinkem, železářství je bude mít. Na pohled vypadají šedě a matně (tj. ne leskle).
• LED (normální 3v LED), vyhněte se modré, protože někdy potřebovaly více světla k jejich osvětlení.

Krok 1: Připravte materiály a vytvořte buňky

Vezměte 1/2 citronu a nakrájejte na 3 segmenty, jak je znázorněno na obrázku

Dále ustřihněte 2 kusy měděného drátu o délce asi 1 . Ujistěte se, že kolem kabelu není žádné gumové stínění, mělo by mít„ měděnou “barvu:-)

Nakonec 3 kusy hořčíkové stuhy asi 1 dlouhé (snadno se stříhá nůžkami)

Chystáme se vytvořit 3 malé baterie (nebo „články“). Každá baterie se skládá z citronového segmentu, měděného terminálu a hořčíkového terminálu.

Proč potřebujeme 3 baterie, které se ptáte? Každá baterie bude produkovat asi 1 volt elektřiny, ale LED dioda potřebuje ke své práci přibližně 3 volty elektřiny. Pokud tedy zapojíme 3 baterie za sebou, budeme mít 3 volty, mělo by být perfektní rozsvítit LED.

Krok 2: Zapojte 3 baterie v řadě

Máme tedy 3 baterie, nyní je musíme připojit za sebou.

V této fázi je důležité, aby se měděný terminál z jedné baterie připojil k hořčíkové svorce další baterie. Nejjednodušší způsob, jak to udělat, je ohnout měděný drát tak, aby se přitlačil na hořčík a vytvořil těsné spojení.

Pokud omylem připojíte měď k mědi nebo hořčík k hořčíku každé baterie, baterie se v podstatě navzájem vyruší, je to jako vložení jedné z baterií do dálkového ovladače vašeho televizoru nesprávným způsobem, dálkové ovládání nebude fungovat.

Nyní tedy máme 3 baterie v řadě.

Krok 3: Připojte LED a nechte světlo

Nakonec můžeme připojit LED k levému terminálu levé baterie a pravému terminálu pravé baterie tak, aby byl vytvořen elektrický obvod.

Ale počkejte - LED dioda je velmi konkrétní v tom, jak je připojena. Uvidíte, že jedna z nohou na LED je delší než druhá, tomu se říká „anoda“, to se musí připojit k kladné (+) straně baterie. Kratší noha se nazývá „Katoda“, je třeba ji připojit k záporné (-) straně baterie.

Ale co je pozitivní a který je záporný pól na citrónové baterii?

….. měď je kladná (+), připojte tedy dlouhou nohu LED k měděnému vodiči a krátkou nohu LED připojte k hořčíkové svorce.

A hej, dioda by měla svítit. Pokud stisknete segmenty citronu, můžete vidět, že LED svítí jasněji, protože se uvolní více šťávy, což zajistí lepší připojení k terminálům.

Jaká je tedy věda za touto magií?

Mezi dvěma různými kovovými koncovkami (nazývanými „elektrody“) probíhá chemická reakce, při reakci pomáhá citronová šťáva (nazývá se „elektrolyt“). Když probíhá chemická reakce, vytvoří se několik dalších „elektronů“, které proudí obvodem do LED. LED poté tyto elektrony převede na Světlo.

Podívejte se, co se stane s terminály, pokud necháte LED připojenou několik hodin - obávám se, že jste nevymysleli baterii, která vydrží věčně!

Můžete to také zkusit s pouhými 2 články, LED by měla svítit, ale bude slabší. Pouze s jedním článkem pro jistotu bude napětí příliš nízké na rozsvícení LED, ale pokračujte a zkuste to.

Baterie jsou stále důležitější pro napájení našich výkonných mobilních zařízení a elektromobilů, tato třída ukazuje, že technologie baterií prošla za posledních 200 let dlouhou cestu, ale stále existuje spousta prostoru pro zlepšení … možná brzy váš mobilní telefon bude potřeba nabít jednou za rok!

Pokud nemůžete najít hořčíkovou stuhu:

Konečně, pokud nemáte žádný hořčík, můžete také zkusit experiment s použitím zinku, stejně jako to udělal Alessandro Volta místo hořčíku (lze použít některé pozinkované (nazývané „galvanizované“hřebíky)), ale možná budete muset použít více než 3 články protože zinek bude produkovat pouze asi 0,9 voltu na článek ve srovnání s více než 1 voltem s hořčíkem.