Elektrība un gaisma no citrona: 3 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Pirms vairāk nekā 200 gadiem itāļu fiziķis Alesandro Volta izgudroja pirmo patieso akumulatoru. Šajā klases zinātnes eksperimentā mēs varam no jauna izveidot ļoti līdzīgu akumulatoru, ko Volta izgudroja, izmantojot tikai citronu un divus metāla gabalus. Tā ir pietiekami jaudīga, lai iedegtu LED, mēs patiešām radām gaismu no citrona!

Starp citu … Volta akumulatorā tika izmantots varš, cinks un sālsūdenī samērcēts audums. Mūsu eksperimentā mēs izmantosim varu, magniju un citronu, bet teorija ir tāda pati, elektrības ražošanai mēs izmantojam ķīmisku reakciju.

Projekts paredzēts skolēniem vecumā no 10-15 gadiem (ASV 5.-9. Klase). Vecākiem studentiem vajadzētu spēt pabeigt projektu bez palīdzības un noskaidrot, kāpēc ķēde nedarbojas (piemēram, savienojums starp citroniem nav labs utt.).

Projekts ir lieliski piemērots fizikas vai vispārīgo zinātņu nodarbībām, bet to var attiecināt arī uz IT klasi. Tas liks jūsu skolēniem domāt par to, no kurienes viņu mobilie tālruņi iegūst enerģiju. Klase parāda, ka akumulators izmanto ķīmisku reakciju, lai radītu elektrisko strāvu.

Piegādes

• Pusi citrona sagriež 3 segmentos (ti, 3 x 1/6 citrona)
• Daži vara stieples (kopā aptuveni 12 cm (20 cm)) - tas ir vads, ko izmanto jūsu mājas elektrības kontaktligzdās. Ja jūs zināt elektriķi, viņiem noteikti ir daudz atslēgumu, kurus varat izmantot. Pretējā gadījumā tas ir pieejams visos datortehnikas veikalos.
• Dažas magnija lentes (kopā apmēram 10 cm) - tas ir pieejams tiešsaistē par aptuveni USD 3 par vienu pagalmu (1 miljons). Ja jūs to nevarat iegūt, arī „cinkoti” nagi darbosies (bet ne tik labi), naglas, kas pārklātas ar cinku, datortehnikas veikalos tās būs. Skatoties tās izskatās pelēkas un blāvas (ti, nav spīdīgas).
• Gaismas diode (parasta 3 V gaismas diode), izvairieties no zilās krāsas, jo dažkārt to apgaismošanai bija nepieciešama lielāka jauda.

1. solis: sagatavojiet materiālus un izveidojiet šūnas

Paņemiet 1/2 citrona un sagrieziet 3 segmentos, kā parādīts attēlā

Pēc tam nogrieziet 2 vara stieples gabalus apmēram 1 collas garumā. Pārliecinieties, ka ap kabeli nav gumijas ekranējuma, tam jābūt "vara" krāsā:-)

Visbeidzot, apmēram 3 collas magnija lentes gabali (to ir viegli sagriezt ar šķērēm)

Mēs izveidosim 3 mazas baterijas (vai "šūnas"). Katrs akumulators sastāv no citrona segmenta, vara spailes un magnija spailes.

Kāpēc jums ir vajadzīgas 3 baterijas? Katrs akumulators ražos aptuveni 1 voltu elektroenerģijas, bet LED darbam ir nepieciešami aptuveni 3 volti elektrības. Tātad, ja mēs pievienosim 3 baterijas pēc kārtas, mums būs 3 volti, tam vajadzētu būt ideāli iedegt LED.

2. darbība: savienojiet 3 baterijas rindā

Tātad mums ir 3 baterijas, tagad mums tās jāsavieno pēc kārtas.

Šajā posmā ir svarīgi, lai vara akumulators no viena akumulatora savienotos ar nākamā akumulatora magnija spaili. Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir saliekt vara stiepli tā, lai tas saspiestu magniju, lai izveidotu ciešu savienojumu.

Ja nejauši pievienojat varu pie vara vai magniju ar magniju katrai baterijai, baterijas būtībā atceļ viena otru, tas ir tāpat kā ievietot vienu no baterijām televizora tālvadības pultī nepareizi, tālvadības pults nedarbosies.

Tātad tagad mums ir 3 baterijas pēc kārtas.

3. solis: pievienojiet gaismas diodi un ļaujiet būt gaismai

Visbeidzot, mēs varam savienot gaismas diodi ar kreisās baterijas kreiso spaili un labās puses akumulatora labo spaili, lai tiktu izveidota elektriskā ķēde.

Bet pagaidiet - gaismas diode ir ļoti atkarīga no tā savienojuma. Jūs redzēsit, ka viena no gaismas diodes kājām ir garāka par otru, to sauc par "anodu", tam ir jāpievienojas akumulatora pozitīvajai (+) pusei. Īsāku kāju sauc par "katodu", tam ir jāpievienojas akumulatora negatīvajai (-) pusei.

Bet kurš ir citrona akumulatora pozitīvais un kurš negatīvais terminālis?

….. vara ir pozitīvs (+), tāpēc pievienojiet gaismas diodes garo kāju pie vara stieples un savienojiet gaismas diodes īso kāju ar magnija spaili.

Un hey presto LED vajadzētu iedegties. Ja jūs saspiežat citrona segmentus, LED var spīdēt spožāk, jo tiks atbrīvota vairāk sulas, veidojot labāku savienojumu ar spailēm.

Tātad, kāda ir šīs maģijas zinātne?

Starp abiem dažādiem metāla spailēm (ko sauc par "elektrodiem") notiek ķīmiska reakcija, citronu sula palīdz reakcijā (to sauc par "elektrolītu"). Kad notiek ķīmiskā reakcija, tiek radīti daži papildu "elektroni", kas plūst gar ķēdi gaismas diodē. Pēc tam gaismas diode pārvērš šos elektronus gaismā.

Skatiet, kas notiek ar spailēm, ja dažas stundas atstājat savienotu gaismas diodi - baidos, ka neesat izgudrojis akumulatoru, kas kalpos mūžīgi!

Varat arī izmēģināt tikai ar 2 šūnām, gaismas diodei vajadzētu iedegties, bet tā būs vājāka. Tikai ar vienu šūnu, spriegums būs pārāk zems, lai iedegtu LED, bet turpiniet un mēģiniet.

Baterijas kļūst arvien kritiskākas, lai darbinātu mūsu jaudīgās mobilās ierīces un elektromobiļus, šī klase rāda, ka akumulatoru tehnoloģija pēdējo 200 gadu laikā ir gājusi garu ceļu, taču joprojām ir daudz uzlabojumu … varbūt drīz jūsu mobilais tālrunis nepieciešams uzlādēt reizi gadā!

Ja nevarat atrast magnija lenti:

Visbeidzot, ja jums nav magnija, varat arī izmēģināt eksperimentu, izmantojot magnija vietā cinku tāpat kā Alesandro Volta (var izmantot dažus cinkotus (sauktus par "cinkotiem") nagiem), bet jums var būt nepieciešams izmantot vairāk nekā 3 šūnas jo cinks ražos tikai aptuveni 0,9 voltus uz šūnu, salīdzinot ar vairāk nekā 1 voltu ar magniju.