Elekter ja valgus sidrunist: 3 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Veidi rohkem kui 200 aastat tagasi leiutas Itaalia füüsik Alessandro Volta esimese tõelise aku. Selles klassiruumis loodusteaduslikus eksperimendis saame uuesti luua väga sarnase aku, mille Volta leiutas, kasutades ainult sidrunit ja kahte metallitükki. See on piisavalt võimas LED -i süttimiseks, loome tõesti valgust sidrunist!

Muide … Volta aku kasutas vaske, tsinki ja soolase veega leotatud lappi. Meie katses kasutame vaske, magneesiumi ja sidrunit, kuid teooria on sama, elektri tootmiseks kasutame keemilist reaktsiooni.

Projekt on mõeldud õpilastele vanuses 10-15 aastat (USA klass 5-9). Vanemad õpilased peaksid saama projekti ilma abita lõpule viia ja välja selgitada, miks vooluring ei tööta (näiteks ühendus sidrunite vahel pole hea jne).

Projekt sobib ideaalselt füüsika- või üldteaduste tundideks, kuid seda saab laiendada ka IT -klassile. See paneb teie õpilased mõtlema, kust nende mobiiltelefonid energiat saavad. Klass näitab, et aku kasutab elektrivoolu tekitamiseks keemilist reaktsiooni.

Tarvikud

• Pool sidrunit lõigatakse kolmeks osaks (st 3 x 1/6 sidrunit)
• Mõni vasktraat (kokku umbes 12 tolli (20 cm)) - see on teie kodus elektripistikutes kasutatav traat. Kui teate elektrikut, on neil kindlasti palju katkestusi, mida saate kasutada. Muidu on see saadaval igas ehituspoes.
• Mõni magneesiumlint (kokku umbes 10 cm) - see on Internetis saadaval umbes 3 dollari eest õue (1 m) eest. Kui te ei saa seda kätte, siis töötavad ka "galvaniseeritud" küüned (kuid mitte nii hästi) tsingiga kaetud küüned, on neid riistvara kauplustes. Nad näevad hallid ja tuhmid vaadata (st mitte läikivad).
• LED (tavaline 3v LED), vältige sinist värvi, kuna nende valgustamiseks oli mõnikord vaja rohkem energiat.

Samm: valmistage materjalid ette ja tehke rakud

Võtke 1/2 sidrunit ja lõigake kolmeks segmendiks, nagu pildil näidatud

Järgmisena lõigake 2 umbes 1 "pikkust vasktraati. Veenduge, et kaabli ümber poleks kummist varjestust, see peaks olema" vask ":-)

Lõpuks 3 tükki umbes 1 tolli pikkust magneesiumlinti (seda on lihtne kääridega lõigata)

Loome 3 väikest patareid (või "elementi"). Iga aku koosneb sidruni segmendist, vasest klemmist ja magneesiumklemmist.

Miks me vajame 3 patareid, küsite? Iga aku toodab umbes 1 volti elektrit, kuid LED vajab töötamiseks umbes 3 volti elektrit. Nii et kui ühendame 3 patareid järjestikku, on meil 3 volti, peaks LED -i süttimine olema ideaalne.

Samm: ühendage 3 patareid reas

Nii et meil on 3 patareid, nüüd peame need järjest ühendama.

Selles etapis on oluline see, et ühe aku vasest klemm ühendatakse järgmise aku magneesiumklemmiga. Lihtsaim viis seda teha on painutada vasktraati nii, et see pressiks magneesiumi külge tiheda ühenduse loomiseks.

Kui ühendate kogemata vase vasega või magneesiumi iga akuga magneesiumiga, tühistavad patareid põhimõtteliselt üksteise, see tähendab, et panete ühe patarei teleri kaugjuhtimispuldi valesti, kaugjuhtimispult ei tööta.

Nüüd on meil 3 patareid järjest.

Samm: ühendage LED ja laske valgusel olla

Lõpuks saame ühendada LED -i vasaku aku vasakpoolse klemmiga ja parema aku parema klemmiga, nii et elektriahel luuakse.

Kuid oodake - LED on väga seotud selle ühendamisega. Näete, et üks LED -i jalgadest on pikem kui teine, seda nimetatakse "anoodiks", see tuleb ühendada aku positiivse (+) küljega. Lühemat jalga nimetatakse "katoodiks", see peab olema ühendatud aku negatiivse (-) küljega.

Aga mis on sidrunaku positiivne ja milline negatiivne klemm?

….. Vask on positiivne (+), nii et ühendage LED -i pikk jalg vasktraadiga ja ühendage LED -i lühike jalg magneesiumiklemmiga.

Ja hei, LED peaks põlema. Kui te sidrunisegmente pigistate, võite LED -i helendada heledamalt, kuna eraldub rohkem mahla, mis muudab klemmidega parema ühenduse.

Mis on selle maagia taga olev teadus?

Kahe erineva metallklemmi (nn "elektroodid") vahel toimub keemiline reaktsioon, sidrunimahl aitab reaktsioonis kaasa (seda nimetatakse "elektrolüüdiks"). Kui keemiline reaktsioon toimub, tekivad täiendavad "elektronid", mis voolavad mööda vooluahelat LED -i. Seejärel muudab LED need elektronid valguseks.

Vaadake, mis juhtub klemmidega, kui jätate LED -i mõneks tunniks ühendusse - kardan, et te pole leiutanud igavesti kestvat akut!

Võite proovida ka kahe elemendiga, LED peaks süttima, kuid on tuhmim. Ainult ühe elemendiga on pinge LED -i süttimiseks liiga madal, kuid proovige edasi.

Patareid muutuvad üha olulisemaks meie võimsate mobiilseadmete ja elektriautode toiteks, see klass näitab, et akutehnoloogia on viimase 200 aasta jooksul kaugele jõudnud, kuid arenguruumi on veel palju … võib -olla hakkab teie mobiiltelefon varsti ainult laadimist vaja kord aastas!

Kui te ei leia magneesiumlinti:

Lõpuks, kui teil pole magneesiumi, võite proovida ka tsinki, kasutades magneesiumi asemel Alessandro Volta (võib kasutada mõningaid tsingitud (tsingitud) naelu), kuid võib -olla peate kasutama rohkem kui kolme rakku. kuna tsink toodab ainult umbes 0,9 volti raku kohta, võrreldes magneesiumi üle 1 voldiga.