Električna energija i svjetlost od limuna: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Prije nešto više od 200 godina talijanski fizičar Alessandro Volta izumio je prvu pravu bateriju. U ovom naučnom 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, zaista 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.

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

Projekt je savršen za časove fizike ili općih nauka, ali bi se mogao proširiti i na predmet informatike. To će vaše učenike naterati da razmisle odakle njihovim mobilnim telefonima snaga. Čas pokazuje da baterija koristi hemijsku reakciju za stvaranje električne struje.

Supplies

• Polovica limuna narezana 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" ekseri raditi (ali ne tako dobro), to su nokti prekriveni cinkom, prodavnice gvožđa će ih imati. Izgledaju sivo i tupo za gledanje (tj. nisu sjajne).
• LED (normalna 3v LED), izbjegavajte plavu boju jer im je ponekad bilo potrebno više energije da ih osvijetle.

Korak 1: Pripremite materijale i napravite ćelije

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

Zatim izrežite 2 komada bakrene žice dugačke oko 1 ". Provjerite nema li gumene zaštite oko kabela, ona bi trebala biti" bakrene "boje:-)

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

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

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: Povežite 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 povezuje s magnezijevim priključkom 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: Priključite LED i neka svijetli

Konačno, možemo spojiti LED diodu na krajnji lijevi priključak lijeve baterije i krajnji desni priključak desne baterije tako da se napravi električni krug.

Ali držite se - LED je vrlo specifičan po načinu na koji je povezan. Vidjet ćete da je jedna noga na LED -u duža od druge, to se naziva "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 dugu nogu LED -a na bakrenu žicu i spojite kratku nogu 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 ispuštati više soka što čini bolju vezu s terminalima.

Dakle, koja nauka stoji iza ove magije?

Pa, kemijska reakcija se odvija između dva različita metalna terminala (nazvana "elektrode"), limunov sok pomaže u reakciji (naziva se "elektrolit"). Kada se kemijska reakcija dogodi, stvaraju se dodatni "elektroni" koji teku kroz krug u LED. LED zatim pretvara te elektrone u svjetlost.

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

Možete pokušati i sa samo 2 ćelije, LED dioda bi trebala svijetliti, ali će biti slabija. Sa samo jednom ćelijom napon će sigurno biti prenizak da bi upalio LED, ali samo 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 isprobati i eksperiment koristeći cink, baš kao što je to učinio Alessandro Volta umjesto magnezija (mogu se upotrijebiti neki pocinčani nokti (nazvani "pocinčani")), ali možda ćete morati upotrijebiti više od 3 ćelije budući da će cink proizvoditi samo 0,9 volti po ćeliji u usporedbi s preko 1 volta s magnezijem.