Kartulipatarei: keemia- ja elektrienergia mõistmine: 13 sammu (piltidega)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-23 14:40

Kas teadsite, et saate pirni toita vaid ühe või kahe kartuliga? Kahe metalli vaheline keemiline energia muundatakse elektrienergiaks ja loob kartuli abil vooluringi! See tekitab väikese elektrilaengu, mille abil saab valgust sisse lülitada.

See õpetus on suurepärane näide sellest, kuidas energiat esineb mitmel kujul ja kuidas tooted seda energiat töö tegemiseks kasutavad. Kartulipatarei muudab energia keemilisest elektriks, et lambipirn saaks töötada (võrdlusalused C ja D).

Järgige selle õpetuse kaudu Faith Davist, Cheyenne Balzerit ja Spencer White'i, et valmistada kartulist aku ja loodetavasti õppida midagi energiakasutuse ja seda kasutavate tehnoloogiate kohta!

Samm: koguge materjalid

• 2 kartulit (kui soovite rohkem jõudu, saate teha rohkemat)
• 2 senti
• 2 tsingitud naela/kruvi (enamik kruvisid on juba tsingitud)
• 3 tükki vasktraati
• väike LED -pirn või voltmeeter

2. samm: eemaldage vaskjuhtmed Pennyle

Peate veenduma, et eemaldate piisavalt traati, et seda kindlalt ümber pöörata.

Samm: lõigake igasse kartulisse pilu

Iga pilu peaks mahutama senti, kuid see ei pea olema täpne, sest seda saab alati hiljem reguleerida!

Samm: mähkige Penny traadiga ja pange see kartulisse

Traadiga mähitud pen peaks sobima tihedalt varem tehtud pilusse. See võib nõuda mõningast kohandamist ja natuke jõudu, et penni õigeks saada.

Samm: lõigake vasktraadi teine ots

Küljelt, millele senti pole kinnitatud, lõigake traat soovitud pikkusega teise kartuli ja tolli või kahe vahele.

Samm: sisestage tsingitud kruvi kartulisse

Soovite jätta piisavalt kruvi välja, et vasktraadi teine ots ümber keerata, kuid jätke kruvi siiski kartulisse. Veenduge, et kruvi ei läheks kartulist lõpuni läbi! See samm võtab natuke jõudu ja see on lihtsam, kui keerate selle sisse, selle asemel et proovida kruvi kinni keerata.

Samm: keerake vasktraadi teine ots kruvi ümber

Ühendage kaks kartulit traadiga, mis läheb senti kruvile.

Samm: korrake samme 2-4

Lõigake uus pilu senti eest teise kartulisse, millel on juba kruvi ja paigaldage uus traadiga mähitud senti sellesse kartulisse.

Näpunäide. Lõikasime kõik juhtmed umbes sama pikkuseks, et hiljem asju lihtsamaks muuta.

Samm: korrake samme 6-7

Keerake kartulile kruvi, millel on ainult senti, ja kinnitage kruvi külge uus traat.

10. toiming: vaadake ühendused üle

Lõppkokkuvõttes peaksid sellised ühendused välja nägema. Vaadake hoolikalt kartuli külgi. Igal patareil oleval kartulil peab olema üks tsingipool (kruvi) ja üks vaskpool (penni) koos juhtmetega.

Jätke välja kaks juhet, millest üks läheb senti ja teine kruvile. Need juhtmed ühendatakse lambipirni või voltmeetriga.

Näpunäide: kui soovite võimsuse suurendamiseks lisada rohkem kartuleid, järgige kindlasti seda mustrit! Igal kartulil peaks olema üks kruvi ja üks sent!

Samm: testige oma aku

asetage avatud traat pirni põhjale või voltmeetri piikidele, et näha, kuidas aku töötab!

Näpunäide. Ainult kahe kartuli puhul leidsime, et see ei tooda lambipirni jaoks piisavalt energiat. Pärast selle avastamist lisasime veel kartuleid.

12. samm: mõtisklege ja õppige

Kuidas see töötab:

Kartulipatarei on akutüüp, mida tuntakse elektrokeemilise elemendina. Kemikaalid tsink ja vask (kruvis ja pennis/traadis) reageerivad üksteisega, mis toodab keemilist energiat. See keemiline energia muundatakse elektrienergiaks spontaanse elektronide ülekande kaudu.

Kartul toimib kahe metalli puhvrina ja elektrolüüdina. See tähendab, et see eraldab tsingi ja vase, sundides elektronid, mis üritavad ühelt metallilt teisele pääseda, ronima läbi kartuli ja moodustama ahela. Elektronid on võimelised kartulist läbi voolama, kuna see toimib elektrolüüdina. Need kaks metalli reageeriksid veel, kui puudutaksid üksteist ilma kartulita, kuid ilma tõkke ja elektrolüüdita ei moodustaks reaktsioonist vabanev energia vooluringi, mis annab elektripirnile jõu.

Kui kaks juhtmest on pirni külge kinnitatud, lõpetab see selle vooluringi, lülitades valguse sisse!

13. samm: meie õppeprotsess

Lahendatud probleemid: kuna leidsime, et kaks patareid ei saa meie lambipirni toita, olime pettunud väljavaates, et kartuli energiat näidatakse ainult voltmeetri kaudu. Selle lahendamiseks otsustasime lisada veel kartulit. Kui see ei töötanud, leidsime tavalise hõõglambi asemel LED -pirni, mida algselt kasutasime. Lõpuks lülitati tuli sisse nelja kartuli ja tõhusa LED -pirniga, mistõttu lisasime juhistele võimaluse lisada rohkem kartuleid ja miks meie materjalid ütlevad, et kasutage LED -pirni, kuigi meie pildil on hõõglamp.

Muud ideed: Enne kartulitoitega elektripirni valmistamise otsustamist mängisime mõne ideega ringi ja selgitasime, kuidas ja miks see töötas. Mõtlesime elektritootmiseks väikese tuuleturbiini või veeturbiini valmistamist ja rääkisime konkreetselt võrdlusalusest M või I, kuid otsustasime selle vastu peamiselt seetõttu, et Spenceril oli mõningaid eelteadmisi selle kohta, kuidas kartulipatarei tööle panna. Lisaks tahtsime proovida oma telefonide laadimiseks kasutada kartulit, kuid leidsime, et see võtab liiga palju kartuleid, kui me seda endale lubada saaksime. Lõpuks olime kõik õnnelikud, kui selgitasime energiat C ja D võrdlusaluste kaudu kartulipatarei näitel.