Elektriciteit en licht van een citroen: 3 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Iets meer dan 200 jaar geleden vond de Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta de eerste echte batterij uit. In dit wetenschappelijke experiment in de klas kunnen we een zeer vergelijkbare batterij die Volta heeft uitgevonden, opnieuw maken met niets meer dan een citroen en twee stukken metaal. Het is krachtig genoeg om een LED te verlichten, we creëren echt licht van een citroen!

Trouwens… Volta's batterij gebruikte koper, zink en een doek gedrenkt in zout water. In ons experiment zullen we koper, magnesium en een citroen gebruiken, maar de theorie is hetzelfde, we gebruiken een chemische reactie om elektriciteit te maken.

Het project is bedoeld voor leerlingen in de leeftijd van 10-15 jaar (Amerikaanse graad 5-9). Oudere leerlingen moeten in staat zijn om het project zonder hulp af te ronden en uit te zoeken waarom het circuit niet werkt (de verbinding is bijvoorbeeld niet goed tussen de citroenen enz.).

Het project is perfect voor natuurkunde of algemene wetenschappen, maar kan ook worden uitgebreid tot een IT-les. Het zal uw leerlingen aan het denken zetten over waar hun mobiele telefoons hun stroom vandaan halen. De klas laat zien dat een batterij een chemische reactie gebruikt om elektrische stroom te creëren.

Benodigdheden

• Een halve citroen in 3 partjes gesneden (d.w.z. 3 x 1/6 citroen)
• Wat koperdraad (ongeveer 20 cm in totaal) - dit is de draad die in uw stopcontacten thuis wordt gebruikt. Als u een elektricien kent, heeft deze zeker veel snippers die u kunt gebruiken. Anders is het verkrijgbaar in elke ijzerhandel.
• Wat magnesiumlint (ongeveer 10 cm in totaal) - dit is online beschikbaar voor ongeveer $ 3 voor een werf (1 m). Als je het niet kunt krijgen, zullen "gegalvaniseerde" nagels ook werken (maar niet zo goed), deze zijn nagels bedekt met zink, ijzerwinkels hebben ze. Ze zien er grijs en dof uit (dwz niet glanzend).
• Een LED (normale 3v LED), vermijd blauw omdat ze soms meer stroom nodig hadden om ze te verlichten.

Stap 1: Bereid de materialen voor en maak de cellen

Neem de 1/2 citroen en snijd in 3 partjes zoals op de afbeelding te zien is

Knip vervolgens 2 stukken koperdraad van ongeveer 1 "lang. Zorg ervoor dat er geen rubberen afscherming rond de kabel zit, deze moet "koper" gekleurd zijn:-)

Eindelijk 3 stukjes magnesiumlint van ongeveer 1 lang (het is eenvoudig te knippen met een schaar)

We gaan 3 kleine batterijen (of "cellen") maken. Elke batterij bestaat uit een citroensegment, een koperen aansluiting en een magnesiumaansluiting.

Waarom hebben we 3 batterijen nodig, vraagt u zich af? Elke batterij zal ongeveer 1 volt elektriciteit produceren, maar een LED heeft ongeveer 3 volt elektriciteit nodig om te werken. Dus als we 3 batterijen achter elkaar aansluiten, hebben we 3 volt, het zou perfect moeten zijn om de LED te verlichten.

Stap 2: Sluit de 3 batterijen op een rij aan

Dus we hebben de 3 batterijen, nu moeten we ze op een rij aansluiten.

Wat in dit stadium belangrijk is, is dat de koperen aansluiting van de ene batterij wordt aangesloten op de magnesiumaansluiting van de volgende batterij. De eenvoudigste manier om dit te doen, is door de koperdraad zo te buigen dat deze op het magnesium drukt om een stevige verbinding te maken.

Als je per ongeluk het koper op koper of magnesium op magnesium van elke batterij aansluit, zullen de batterijen elkaar in feite opheffen, het is alsof je een van de batterijen in de afstandsbediening van je tv op de verkeerde manier plaatst, de afstandsbediening zal niet werken.

Dus nu hebben we de 3 batterijen op een rij.

Stap 3: Sluit de LED aan en laat er licht zijn

Eindelijk kunnen we de LED verbinden met de uiterst linkse pool van de linkerbatterij en de uiterst rechtse pool van de rechterbatterij, zodat het elektrische circuit wordt gemaakt.

Maar wacht even - de LED is heel specifiek over hoe hij is aangesloten. Je zult zien dat een van de pootjes op de LED langer is dan de andere, dit wordt de "Anode" genoemd, deze moet worden aangesloten op de Positieve (+) kant van de batterij. Het kortere been wordt de "kathode" genoemd, deze moet worden aangesloten op de negatieve (-) kant van de batterij.

Maar wat is de positieve en welke is de negatieve pool van de citroenbatterij?

…..het koper is positief (+), dus sluit de lange poot van de LED aan op de koperdraad en sluit de korte poot van de LED aan op de magnesiumaansluiting.

En hey presto de LED moet oplichten. Als u in de citroenpartjes knijpt, ziet u de LED mogelijk helderder gloeien omdat er meer sap vrijkomt, waardoor een betere verbinding met de aansluitingen ontstaat.

Dus wat is de wetenschap achter deze magie?

Welnu, er vindt een chemische reactie plaats tussen de twee verschillende metalen uiteinden (de "elektroden" genoemd), het citroensap helpt bij de reactie (het wordt de "elektrolyt" genoemd). Wanneer de chemische reactie plaatsvindt, ontstaan er wat extra "elektronen" die langs het circuit in de LED stromen. De LED zet deze elektronen vervolgens om in Licht.

Kijk wat er met de terminals gebeurt als je de LED een paar uur aangesloten laat - Ik ben bang dat je geen batterij hebt uitgevonden die eeuwig meegaat!

Je kunt het ook proberen met slechts 2 cellen, de LED moet oplichten maar wordt zwakker. Met slechts één cel zal de spanning zeker te laag zijn om de LED te laten branden, maar ga je gang en probeer het.

Batterijen worden steeds belangrijker om onze krachtige mobiele apparaten en elektrische auto's van stroom te voorzien. Deze klasse laat zien dat batterijtechnologie de afgelopen 200 jaar een lange weg heeft afgelegd, maar er is nog steeds veel ruimte voor verbetering … misschien zal uw mobiele telefoon binnenkort alleen moet een keer per jaar worden opgeladen!

Als u het magnesiumlint niet kunt vinden:

Ten slotte, als je geen magnesium hebt, kun je het experiment ook proberen met zink, net zoals Alessandro Volta deed in plaats van magnesium (sommige verzinkte (genaamd "gegalvaniseerde") nagels kunnen worden gebruikt), maar het kan zijn dat je meer dan 3 cellen nodig hebt aangezien het zink slechts ongeveer 0,9 volt per cel zal produceren in vergelijking met meer dan 1 volt met het magnesium.