Electricitate și lumină de la o lămâie: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Cu puțin peste 200 de ani în urmă, fizicianul italian Alessandro Volta a inventat prima baterie adevărată. În acest experiment științific la clasă putem recrea o baterie foarte asemănătoare pe care Volta a inventat-o folosind nimic mai mult decât o lămâie și două bucăți de metal. Este suficient de puternic pentru a aprinde un LED, chiar creăm lumină dintr-o lămâie!

Apropo … Bateria lui Volta folosea cupru, zinc și o cârpă îmbibată în apă sărată. În experimentul nostru vom folosi cupru, magneziu și lămâie, dar teoria este aceeași, folosim o reacție chimică pentru a produce electricitate.

Proiectul este destinat elevilor cu vârste cuprinse între 10-15 ani (clasa 5-9 din SUA). Elevii mai în vârstă ar trebui să poată finaliza proiectul fără ajutor și să afle de ce circuitul nu funcționează (de exemplu, conexiunea nu este bună între lămâi etc.).

Proiectul este perfect pentru cursurile de Fizică sau Științe generale, dar ar putea fi extins și la o clasă de IT. Îi va determina pe elevii dvs. să se gândească de unde își obțin puterea telefoanele mobile. Clasa arată că o baterie folosește o reacție chimică pentru a crea curent electric.

Provizii

• O jumătate de lămâie tăiată în 3 segmente (adică 3 x 1/6 de lămâie)
• Câteva fire de cupru (aproximativ 12 "(20cm) în total) - acesta este firul utilizat în prizele de electricitate de acasă. Dacă cunoașteți un electrician, acestea sunt sigure că vor avea multe tăieturi pe care le puteți folosi. În caz contrar, este disponibil în fiecare magazin de hardware.
• Câteva panglici de magneziu (aproximativ 3 cm (10 cm) în total) - acestea sunt disponibile online la aproximativ 3 USD pentru o curte (1m). unghiile acoperite cu zinc, magazinele de bricolaj le vor avea. Au un aspect gri și plictisitor de privit (adică nu strălucitor).
• Un LED (LED normal de 3v), evitați albastrul, deoarece uneori aveau nevoie de mai multă putere pentru a le aprinde.

Pasul 1: Pregătiți materialele și creați celulele

Luați 1/2 lămâie și tăiați în 3 segmente așa cum se arată în imagine

Apoi tăiați 2 bucăți de sârmă de cupru de aproximativ 1 "lungime. Asigurați-vă că nu există un ecran de cauciuc în jurul cablului, acesta ar trebui să fie de culoare" cupru ":-)

În cele din urmă, 3 bucăți de panglică de magneziu de aproximativ 1 lungime (este simplu de tăiat cu foarfeca)

Vom crea 3 baterii mici (sau „celule”). Fiecare baterie este formată dintr-un segment de lămâie, un terminal de cupru și un terminal de magneziu.

De ce avem nevoie de 3 baterii pe care le întrebați? Ei bine, fiecare baterie va produce aproximativ 1 volt electricitate, dar un LED are nevoie de aproximativ 3 volți electricitate pentru a funcționa. Deci, dacă conectăm 3 baterii la rând, vom avea 3 volți, ar trebui să fie perfect să aprindem LED-ul.

Pasul 2: conectați cele 3 baterii la rând

Deci avem cele 3 baterii, acum trebuie să le conectăm la rând.

Ce este important în această etapă este că terminalul de cupru de la o baterie se conectează la terminalul de magneziu al bateriei următoare. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să îndoiți firul de cupru astfel încât să se strângă pe magneziu pentru a face o conexiune strânsă.

Dacă conectați din greșeală cuprul la cupru sau magneziu la magneziu al fiecărei baterii, bateriile se vor anula reciproc, ca și cum ați pune una dintre baterii în telecomanda televizorului în mod greșit, telecomanda nu va funcționa.

Deci, acum avem cele 3 baterii la rând.

Pasul 3: Conectați LED-ul și să existe lumină

În cele din urmă, putem conecta LED-ul la terminalul foarte stâng al bateriei din stânga și la terminalul din dreapta al bateriei din dreapta, astfel încât circuitul electric să fie realizat.

Dar rețineți - LED-ul este foarte special cu privire la modul în care este conectat. Veți vedea că una dintre picioarele LED-ului este mai lungă decât cealaltă, aceasta se numește "anod", aceasta trebuie să se conecteze la partea pozitivă (+) a bateriei. Piciorul mai scurt se numește "catod", acesta trebuie să se conecteze la partea negativă (-) a bateriei.

Dar care este pozitivul și care este terminalul negativ de pe bateria de lămâie?

….. Cuprul este pozitiv (+), deci conectați piciorul lung al LED-ului la firul de cupru și conectați piciorul scurt al LED-ului la terminalul de magneziu.

Și hei, presto, LED-ul ar trebui să se aprindă. Dacă le strângeți segmentelor de lămâie, este posibil să vedeți LED-ul să strălucească mai mult, deoarece va fi eliberat mai mult suc, făcând o conexiune mai bună la terminale.

Deci, care este știința din spatele acestei magii?

Ei bine, are loc o reacție chimică între cele două terminale metalice diferite (numite „electrozi”), sucul de lămâie ajută la reacție (se numește „electrolit”). Când are loc reacția chimică, se creează niște „electroni” suplimentari care curg de-a lungul circuitului în LED. LED-ul transformă apoi acești electroni în Lumină.

Vedeți ce se întâmplă cu terminalele dacă lăsați LED-ul conectat câteva ore - Mi-e teamă că nu ați inventat o baterie care să reziste pentru totdeauna!

De asemenea, puteți încerca cu doar 2 celule, LED-ul ar trebui să se aprindă, dar va fi mai slab. Cu o singură celulă sigur, tensiunea va fi prea mică pentru a aprinde LED-ul, dar continuați și încercați.

Bateriile devin din ce în ce mai critice pentru a alimenta dispozitivele noastre mobile și mașinile electrice, această clasă arată că tehnologia bateriei a parcurs un drum lung în ultimii 200 de ani, dar totuși există o mulțime de spațiu de îmbunătățit … poate în curând telefonul dvs. mobil trebuie să percepe o dată pe an!

Dacă nu găsiți panglică de magneziu:

În cele din urmă, dacă nu aveți magneziu, puteți încerca experimentul folosind zincul, așa cum a făcut Alessandro Volta în loc de magneziu (pot fi folosite niște unghii zincate (numite „galvanizate”)), dar poate fi necesar să utilizați mai mult de 3 celule deoarece zincul va produce doar aproximativ 0,9 volți pe celulă comparativ cu peste 1 volt cu magneziul.