Электричество и свет из лимона: 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Чуть более 200 лет назад итальянский физик Алессандро Вольта изобрел первую настоящую батарею. В этом научном эксперименте в классе мы можем воссоздать очень похожую батарею, которую изобрел Вольта, используя не что иное, как лимон и два куска металла. Его мощности достаточно, чтобы зажечь светодиод, мы действительно создаем свет из лимона!

Кстати… В аккумуляторе Вольты использовались медь, цинк и ткань, смоченная в соленой воде. В нашем эксперименте мы будем использовать медь, магний и лимон, но теория та же, мы используем химическую реакцию для получения электричества.

Проект предназначен для учащихся в возрасте от 10 до 15 лет (5-9 классы США). Старшие ученики должны иметь возможность завершить проект без посторонней помощи и выяснить, почему схема не работает (например, плохое соединение между лимонами и т. Д.).

Проект идеально подходит для занятий по физике или общим наукам, но его также можно расширить до класса ИТ. Это заставит ваших учеников задуматься о том, откуда их мобильные телефоны получают энергию. Класс показывает, что батарея использует химическую реакцию для создания электрического тока.

Запасы

• Половина лимона, разрезанная на 3 части (т. Е. 3 x 1/6 лимона)
• Немного медного провода (всего около 12 дюймов (20 см)) - это провод, который используется в ваших домашних электрических розетках. Если вы знаете электрика, у него обязательно найдется много обрезков, которые вы можете использовать. В противном случае он доступен в каждом хозяйственном магазине.
• Немного магниевой ленты (всего около 3 дюймов (10 см)) - ее можно купить в Интернете по цене около 3 долларов за ярд (1 м). Если вы не можете ее достать, то подойдут и "оцинкованные" гвозди (но не так хорошо), это гвозди, покрытые цинком, продаются в строительных магазинах, они выглядят серыми и тусклыми (т. е. не блестящими).
• Светодиод (обычный светодиод 3 В), избегайте синего цвета, так как им иногда требуется больше энергии для их освещения.

Шаг 1: подготовьте материалы и сделайте ячейки

Возьмите половину лимона и разрежьте на 3 части, как показано на картинке.

Затем отрежьте 2 куска медного провода длиной около 1 дюйма. Убедитесь, что вокруг кабеля нет резинового экрана, он должен быть медного цвета:-)

Наконец, 3 куска магниевой ленты длиной около 1 дюйма (ее просто разрезать ножницами)

Мы собираемся создать 3 батарейки (или «ячейки»). Каждая батарея состоит из сегмента лимона, медной клеммы и магниевой клеммы.

Вы спросите, зачем нам 3 батареи? Каждая батарея будет производить около 1 вольт электричества, но для работы светодиоду требуется около 3 вольт электричества. Итак, если мы подключим 3 батареи в ряд, у нас будет 3 вольта, это должно быть идеально для освещения светодиода.

Шаг 2: Подключите 3 батареи в ряд

Итак, у нас есть 3 батареи, теперь нам нужно соединить их в ряд.

На этом этапе важно, чтобы медная клемма одной батареи соединялась с магниевой клеммой следующей батареи. Самый простой способ сделать это - согнуть медный провод так, чтобы он прижимался к магнию, чтобы получилось плотное соединение.

Если вы случайно подключите медь к меди или магний к магнию каждой батареи, батареи в основном будут нейтрализовать друг друга, это все равно, что неправильно вставить одну из батареек в пульт дистанционного управления телевизора, пульт не будет работать.

Итак, теперь у нас есть 3 батареи подряд.

Шаг 3: Подключите светодиод и пусть будет свет

Наконец, мы можем подключить светодиод к самому левому выводу левой батареи и самому правому выводу правой батареи, чтобы электрическая цепь была замкнута.

Но подождите - светодиод очень точен в том, как он подключен. Вы увидите, что одна из ножек светодиода длиннее другой, это называется «анод», он должен подключаться к положительной (+) стороне батареи. Более короткая ножка называется «катодом», она должна подключаться к отрицательной (-) стороне батареи.

Но какой полюс на лимонной батарее положительный, а какой отрицательный?

….. медь имеет положительный полюс (+), поэтому подключите длинную ножку светодиода к медному проводу, а короткую ножку светодиода подключите к магниевой клемме.

И вот, должен загореться светодиод. Если вы сожмете дольки лимона, вы можете увидеть, как светодиод будет светиться ярче, так как будет выделяться больше сока, что улучшит соединение с клеммами.

Так какая же наука стоит за этой магией?

Между двумя разными металлическими выводами (называемыми «электродами») происходит химическая реакция, в реакции помогает лимонный сок (его называют «электролитом»). Когда происходит химическая реакция, создаются дополнительные «электроны», которые проходят по цепи в светодиод. Затем светодиод преобразует эти электроны в свет.

Посмотрите, что произойдет с клеммами, если вы оставите светодиод подключенным на несколько часов - боюсь, вы не изобрели батарею, которая прослужит вечно!

Вы также можете попробовать всего с 2 ячейками, светодиод должен гореть, но будет тусклее. С одной ячейкой наверняка напряжение будет слишком низким, чтобы загорелся светодиод, но попробуйте.

Аккумуляторы становятся все более и более важными для питания наших мобильных устройств и электромобилей, этот класс показывает, что аккумуляторные технологии прошли долгий путь за последние 200 лет, но все еще есть много возможностей для улучшения … возможно, скоро ваш мобильный телефон будет только нужна зарядка один раз в год!

Если вы не можете найти магниевую ленту:

Наконец, если у вас нет магния, вы также можете попробовать эксперимент с цинком, как это сделал Алессандро Вольта, вместо магния (можно использовать некоторые оцинкованные (так называемые «гальванизированные») гвозди), но вам может потребоваться использовать более трех ячеек. так как цинк будет производить только около 0,9 вольт на элемент по сравнению с более чем 1 вольт с магнием.