Sähkö ja valo sitruunasta: 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Yli 200 vuotta sitten italialainen fyysikko Alessandro Volta keksi ensimmäisen oikean akun. Tässä luokkahuoneen tieteellisessä kokeessa voimme luoda uudelleen hyvin samanlaisen akun, jonka Volta keksi käyttämällä vain sitruunaa ja kahta metallipalaa. Se on tarpeeksi tehokas sytyttämään LED -valo, ja me todella luomme valoa sitruunasta!

Muuten… Voltan akussa käytettiin kuparia, sinkkiä ja suolaveteen kastettua liinaa. Kokeessamme käytämme kuparia, magnesiumia ja sitruunaa, mutta teoria on sama, käytämme sähköä kemiallisella reaktiolla.

Hanke on tarkoitettu 10-15-vuotiaille opiskelijoille (Yhdysvaltain luokka 5-9). Vanhempien oppilaiden pitäisi pystyä suorittamaan projekti ilman apua ja selvittää, miksi piiri ei toimi (esimerkiksi yhteys sitruunoiden välillä ei ole hyvä jne.).

Projekti sopii erinomaisesti fysiikan tai yleisten luonnontieteiden tunneille, mutta se voidaan laajentaa myös IT -luokkaan. Se saa oppilaasi miettimään, mistä heidän matkapuhelimensa saavat voimansa. Luokka osoittaa, että akku käyttää kemiallista reaktiota sähkövirran luomiseen.

Tarvikkeet

• Puoli sitruunaa leikattu kolmeen osaan (eli 3 x 1/6 sitruunaa)
• Jotkut kuparilangat (yhteensä noin 20 cm) - tämä on johto, jota käytetään kotisi pistorasioissa. Jos tunnet sähköasentajan, heillä on varmasti monia katkaisuja, joita voit käyttää. Muuten se on saatavana jokaisesta rautakaupasta.
• Jotkut magnesiumnauhat (yhteensä noin 10 cm) - tämä on saatavilla verkossa noin 3 dollarilla pihalta (1 m). Jos et saa sitä, "galvanoidut" kynnet toimivat myös (mutta eivät yhtä hyvin), nämä ovat sinkillä peitetyt kynnet, rautakaupoissa on niitä. Ne näyttävät harmailta ja tylsiltä katsottuna (eli eivät ole kiiltävät).
• LED (normaali 3v LED), vältä sinistä, koska ne tarvitsivat joskus enemmän virtaa niiden sytyttämiseen.

Vaihe 1: Valmistele materiaalit ja tee solut

Ota 1/2 sitruunaa ja leikkaa 3 osaan kuvan osoittamalla tavalla

Leikkaa seuraavaksi 2 kappaletta noin 1 "pitkää kuparilankaa. Varmista, ettei kaapelin ympärillä ole kumisuojaa, sen tulee olla" kuparivärinen ":-)

Lopuksi 3 kappaletta noin 1 pitkää magnesiumnauhaa (helppo leikata saksilla)

Aiomme luoda 3 pientä paristoa (tai "kennoa"). Jokainen akku koostuu sitruunasegmentistä, kupariliittimestä ja magnesiumnavasta.

Miksi tarvitsemme 3 paristoa? Jokainen akku tuottaa noin 1 volttia sähköä, mutta LED tarvitsee noin 3 volttia sähköä toimiakseen. Joten jos kytket 3 paristoa peräkkäin, meillä on 3 volttia, sen pitäisi olla täydellinen sytyttämään LED.

Vaihe 2: Yhdistä 3 paristoa riviin

Joten meillä on kolme akkua, nyt meidän on yhdistettävä ne peräkkäin.

Tärkeää tässä vaiheessa on, että yhden akun kupariliitin yhdistetään seuraavan akun magnesiumliittimeen. Helpoin tapa tehdä tämä on taivuttaa kuparilanka niin, että se puristuu magnesiumin päälle tiiviin liitoksen aikaansaamiseksi.

Jos liität kuparin vahingossa kupariin tai magnesiumin jokaisen pariston magnesiumiin, paristot poistavat periaatteessa toisensa, se on kuin laita yksi paristo TV: n kaukosäätimestä väärin päin, kaukosäädin ei toimi.

Joten nyt meillä on 3 akkua peräkkäin.

Vaihe 3: Liitä LED ja anna valon

Lopuksi voimme liittää LEDin vasemman akun vasempaan napaan ja oikean akun oikeaan napaan niin, että sähköpiiri muodostuu.

Mutta odota - LED -valo on erittäin tarkka siitä, miten se on kytketty. Näet, että yksi LED -valon jaloista on pidempi kuin toinen, tätä kutsutaan "anodiksi", tämä on liitettävä akun positiiviseen (+) puoleen. Lyhyempää jalkaa kutsutaan "katodiksi", jonka on liitettävä akun negatiiviseen (-) puoleen.

Mutta mikä on sitruuna -akun positiivinen ja mikä negatiivinen napa?

….. kupari on positiivinen (+), joten kytke LED -valon pitkä jalka kuparilankaan ja lyhyt LED -jalka magnesiumliittimeen.

Ja hei, LED -valon pitäisi syttyä. Jos annat sitruunasegmenteille puristusta, saatat nähdä LED -valon kirkkaammin, kun mehua vapautuu enemmän, mikä parantaa liitäntöjä.

Joten mikä on tiede tämän magian takana?

No, kahden eri metalliliittimen (nimeltään "elektrodit") välillä tapahtuu kemiallinen reaktio, sitruunamehu auttaa reaktiossa (sitä kutsutaan "elektrolyytiksi"). Kun kemiallinen reaktio tapahtuu, syntyy ylimääräisiä "elektroneja", jotka virtaavat piirin pitkin LED -valoon. LED muuttaa sitten nämä elektronit valoksi.

Katso mitä tapahtuu liittimille, jos jätät LED -valon kytketyksi muutamaksi tunniksi - Pelkään, ettet ole keksinyt akkua, joka kestää ikuisesti!

Voit myös kokeilla vain 2 kennoa, LED -valon pitäisi syttyä, mutta se on himmeämpi. Vain yksi kenno varmasti jännite on liian alhainen sytyttämään LED, mutta mene eteenpäin ja yritä.

Akut ovat yhä kriittisempiä virtalähteidemme ja sähköautojemme virran saamiseksi, tämä luokka osoittaa, että akkutekniikka on edennyt pitkälle viimeisten 200 vuoden aikana, mutta silti on paljon parantamisen varaa … ehkä pian matkapuhelimesi täytyy ladata kerran vuodessa!

Jos et löydä magnesiumnauhaa:

Lopuksi, jos sinulla ei ole magnesiumia, voit kokeilla kokeilua käyttämällä sinkkiä aivan kuten Alessandro Volta teki magnesiumin sijasta (joitain sinkittyjä (nimeltään "sinkittyjä" kynsiä voidaan käyttää), mutta saatat joutua käyttämään enemmän kuin 3 solua koska sinkki tuottaa vain noin 0,9 volttia kennoa kohden verrattuna yli 1 volttiin magnesiumilla.