Peruna -akku: kemiallisen ja sähköenergian ymmärtäminen: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tiesitkö, että voit käyttää hehkulamppua vain perunalla tai kahdella? Kahden metallin välinen kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi ja luo piirin perunan avulla! Tämä luo pienen sähkövarauksen, jota voidaan käyttää valon sytyttämiseen.

Tämä opetusohjelma on loistava esimerkki siitä, kuinka energiaa tulee monessa muodossa ja miten tuotteet käyttävät tätä energiaa tehdäkseen työtä. Peruna -akku muuntaa energian kemiallisesta sähköksi, jotta lamppu toimii (vertailuarvot C ja D).

Seuraa Faith Davisia, Cheyenne Balzeria ja Spencer Whiteia tämän opetusohjelman avulla, jotta voit tehdä akusta perunan ja toivottavasti oppia jotain energian käytöstä ja sitä käyttävistä tekniikoista!

Vaihe 1: Kerää materiaalit

• 2 perunaa (voidaan tehdä enemmän, jos haluat enemmän voimaa)
• 2 penniä
• 2 sinkittyä naulaa/ruuvia (useimmat ruuvit on jo sinkitty)
• 3 kappaletta kuparilankaa
• pieni LED -lamppu tai voltimittari

Vaihe 2: Poista kuparijohdot Pennyyn

Sinun on varmistettava, että irrotat tarpeeksi lankaa käärimään turvallisesti penniin.

Vaihe 3: Leikkaa rako jokaiseen perunaan

Jokaisen raon pitäisi mahtua penniäkään, mutta sen ei tarvitse olla tarkka, koska sitä voidaan aina säätää myöhemmin!

Vaihe 4: Kääri Penny langalla ja laita se perunaan

Lankakääritty penni tulee sopia tiiviisti aikaisemmin tekemääsi rakoon. Tämä voi vaatia säätöä ja vähän voimaa saadaksesi penniäkään oikein.

Vaihe 5: Katkaise kuparilangan toinen pää

Sivulta, johon penniäkään ei ole kiinnitetty, leikkaa lanka haluamasi pituiseksi toisen perunan ja tuuman tai kahden väliin.

Vaihe 6: Aseta sinkitty ruuvi perunaan

Haluat jättää tarpeeksi ruuvia auki, jotta kuparilangan toinen pää kietoutuu, mutta pidä ruuvi silti tiukasti perunassa. Varmista, että ruuvi ei mene perunasi läpi! Tämä vaihe vie jonkin verran voimaa, ja se on helpompaa, jos kierrät sen sisään sen sijaan, että yrität kiristää ruuvia sinne.

Vaihe 7: Kierrä kuparilangan toinen pää ruuvin ympärille

Yhdistä kaksi perunaa yhdessä langan kanssa, joka kulkee penniä ruuviin.

Vaihe 8: Toista vaiheet 2-4

Leikkaa uusi rako penniäkään toiseen perunaan, jossa on jo ruuvi, ja asenna uusi lankakääritty penni perunaan.

Vinkki: katkaisimme kaikki johdot suunnilleen samanpituisiksi, jotta asiat helpottuvat myöhemmin.

Vaihe 9: Toista vaiheet 6-7

Aseta ruuvi perunaan, jossa on vain penniäkään, ja kiinnitä ruuviin uusi lanka.

Vaihe 10: Tarkista yhteydet

Lopulta liitosten pitäisi näyttää tältä. Katso huolellisesti perunoiden sivuja. Jokaisessa akussa olevassa perunassa tulee olla yksi sinkkipuoleinen (ruuvi) ja yksi kuparinpuoli (penni) ja johdot kiinni.

Jätä pois kaksi johtoa, joista toinen menee penniin ja toinen ruuviin. Nämä johdot yhdistetään hehkulamppuun tai voltimittariin.

Vinkki: jos haluat lisätä lisää perunoita tehon lisäämiseksi, muista noudattaa tätä mallia! Jokaisessa perunassa pitäisi olla yksi ruuvi ja yksi penni!

Vaihe 11: Testaa akku

aseta paljastettu johto polttimon pohjalle tai volttimittarin piikkiin nähdäksesi akun toiminnassa!

Vinkki: Vain kahdelle perunalle havaitsimme, että se ei tuottanut tarpeeksi tehoa hehkulamppua varten. Päätimme lisätä perunoita sen jälkeen, kun löysimme tämän.

Vaihe 12: Pohdi ja opi

Kuinka se toimii:

Peruna -akku on akkutyyppi, joka tunnetaan sähkökemiallisena kennona. Kemikaalit sinkki ja kupari (ruuvissa ja pennissä/langassa) reagoivat keskenään, mikä tuottaa kemiallista energiaa. Tämä kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi spontaanilla elektroninsiirrolla.

Peruna toimii puskurina ja elektrolyyttinä molemmille metalleille. Tämä tarkoittaa, että se erottaa sinkin ja kuparin pakottaen elektronit, jotka yrittävät päästä metallista toiseen, kulkemaan perunan läpi ja muodostamaan piirin. Elektronit voivat virrata perunan läpi, koska se toimii elektrolyyttinä. Nämä kaksi metallia reagoisivat edelleen, jos ne vain koskisivat toisiaan ilman perunaa, mutta ilman estettä ja elektrolyyttiä, reaktiosta vapautunut energia ei muodostaisi piiriä, mikä saa valon hehkulampulle.

Kun kaksi johtoa on kiinnitetty lamppuun, se täydentää tämän piirin ja sytyttää valon!

Vaihe 13: Oppimisprosessimme

Ratkaisemme ongelmat: Koska havaitsimme, että kaksi paristoa eivät voineet käyttää hehkulamppua, olimme pettyneitä mahdollisuuteen näyttää vain perunan energia volttimittarin kautta. Tämän ratkaisemiseksi päätimme lisätä lisää perunoita. Kun se ei toiminut, löysimme alun perin käyttämämme tavallisen hehkulampun sijasta LED -lampun. Lopuksi valo syttyi neljällä perunalla ja tehokkaalla LED -lampulla, minkä vuoksi lisäsimme ohjeet kiinnittää lisää perunoita ohjeisiin ja miksi materiaalimme sanovat käyttävänsä LED -lamppua, vaikka kuvassa on hehkulamppu.

Muita ideoita: Pelasimme muutamia ideoita ennen kuin päätimme tehdä perunakäyttöisen hehkulampun ja selitimme, miten ja miksi se toimi. Ajattelimme tehdä pienen tuuliturbiinin tai vesiturbiinin sähkön tuottamiseksi, ja puhuimme erityisesti vertailuarvosta M tai I, mutta päätimme sitä vastaan lähinnä siksi, että Spencerillä oli jonkin verran tietoa peruna -akun toimivuudesta. Lisäksi halusimme yrittää käyttää perunaa puhelimiemme lataamiseen, mutta huomasimme, että se vie aivan liian paljon perunoita kuin meillä olisi varaa. Lopulta olimme kaikki tyytyväisiä selittäessämme energiaa suhteessa vertailuarvoihin C ja D esimerkkinä peruna -akusta.