Електричество и светлина от лимон: 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Преди малко повече от 200 години италианският физик Алесандро Волта изобретил първата истинска батерия. В този научен експеримент в класната стая можем да пресъздадем много подобна батерия, която Волта изобрети, използвайки само лимон и две парчета метал. Той е достатъчно мощен, за да светне светодиод, ние наистина създаваме светлина от лимон!

Между другото … Батерията на Волта използва мед, цинк и кърпа, напоена със солена вода. В нашия експеримент ще използваме мед, магнезий и лимон, но теорията е същата, използваме химическа реакция за производство на електричество.

Проектът е предназначен за ученици на възраст между 10-15 години (5-9 клас в САЩ). По -големите ученици трябва да могат да завършат проекта без помощ и да разберат защо веригата не работи (например връзката не е добра между лимоните и т.н.).

Проектът е идеален за часове по физика или общи науки, но може да бъде разширен и до клас по ИТ. Това ще накара вашите ученици да се замислят откъде черпят мобилните си телефони. Класът показва, че батерията използва химическа реакция за създаване на електрически ток.

Консумативи

• Половин лимон, нарязан на 3 сегмента (т.е. 3 x 1/6 от лимон)
• Някакъв меден проводник (общо около 12 инча (20 см)) - това е проводникът, използван във вашите домашни електрически контакти. Ако познавате електротехник, те със сигурност ще имат много прекъсвания, които можете да използвате. Иначе го има във всеки магазин за хардуер.
• Някои магнезиеви ленти (общо около 3 инча (10 см)) - това е достъпно онлайн за около 3 долара за метър (1 м). Ако не можете да го получите, тогава "поцинкованите" пирони също ще работят (но не толкова добре), това са ноктите, покрити с цинк, магазините за хардуер ще ги имат. Изглеждат сиви и скучни за гледане (т.е. не блестят).
• Светодиод (нормален 3v LED), избягвайте синия, тъй като понякога се нуждаят от повече енергия, за да ги запалят.

Стъпка 1: Подгответе материалите и направете клетките

Вземете 1/2 лимон и го нарежете на 3 сегмента, както е показано на снимката

След това изрежете 2 парчета медна тел с дължина около 1 ". Уверете се, че около кабела няма гумена екранировка, тя трябва да е с цвят" мед ":-)

Накрая 3 парчета магнезиева лента с дължина около 1 (лесно се нарязва с ножица)

Ще създадем 3 малки батерии (или "клетки"). Всяка батерия се състои от лимонов сегмент, медна клема и магнезиева клема.

Защо имате нужда от 3 батерии, питате? Е, всяка батерия ще произвежда около 1 волта електричество, но светодиодът се нуждае от около 3 волта електричество, за да работи. Така че, ако свържем 3 батерии подред, ще имаме 3 волта, би трябвало да е идеално да светне светодиода.

Стъпка 2: Свържете 3 батерии в ред

Така че имаме 3 батерии, сега трябва да ги свържем в един ред.

Важното на този етап е, че медният извод от една батерия се свързва с магнезиевия извод на следващата батерия. Най -лесният начин да направите това е да огънете медната жица, така че да се притисне към магнезия, за да направи плътна връзка.

Ако случайно свържете мед към мед или магнезий към магнезий на всяка батерия, батериите ще се анулират взаимно, все едно поставяте една от батериите в дистанционното управление на телевизора по грешен начин, дистанционното няма да работи.

Така че сега имаме 3 последователни батерии.

Стъпка 3: Свържете LED и нека има светлина

Накрая можем да свържем светодиода към самия ляв извод на лявата батерия и крайния десен извод на дясната батерия, така че да се направи електрическата верига.

Но задръжте - светодиодът е много специфичен за това как е свързан. Ще видите, че един от краката на светодиода е по -дълъг от другия, това се нарича "анод", това трябва да се свърже с положителната (+) страна на батерията. По-късият крак се нарича "катод", това трябва да се свърже с отрицателната (-) страна на батерията.

Но кой е положителният и кой отрицателният извод на лимоновата батерия?

…..медърът е положителен (+), затова свържете дългия крак на светодиода към медния проводник и свържете късия крак на светодиода към магнезиевия извод.

И хей престо светодиодът трябва да светне. Ако стиснете лимоновите сегменти, може да видите, че светодиодът свети по -ярко, тъй като ще се отдели повече сок, което прави по -добрата връзка с клемите.

И така, каква наука стои зад тази магия?

Е, химическа реакция протича между двата различни метални терминала (наречени "електроди"), лимоновият сок помага в реакцията (нарича се "електролит"). Когато химическата реакция се осъществи, се създават допълнителни „електрони“, които протичат по веригата в светодиода. След това светодиодът превръща тези електрони в светлина.

Вижте какво се случва с клемите, ако оставите светодиода свързан за няколко часа - опасявам се, че не сте измислили батерия, която ще издържи вечно!

Можете също да опитате само с 2 клетки, светодиодът трябва да свети, но ще бъде по -слаб. Със само една клетка със сигурност напрежението ще бъде твърде ниско, за да запали светодиода, но продължете и опитайте.

Батериите стават все по -критични за захранването на нашите мощни мобилни устройства и електрически автомобили, този клас показва, че батерийната технология е изминала дълъг път през последните 200 години, но все пак има много място за подобрение … може би скоро мобилният ви телефон нужда от зареждане веднъж годишно!

Ако не можете да намерите магнезиева лента:

И накрая, ако нямате магнезий, можете също да опитате експеримента, използвайки цинк, точно както направи Алесандро Волта вместо магнезий (могат да се използват някои поцинковани (наречени "поцинковани") нокти), но може да се наложи да използвате повече от 3 клетки тъй като цинкът ще произвежда само около 0,9 волта на клетка в сравнение с над 1 волта с магнезия.