برق و نور از یک لیمو: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

درست بیش از 200 سال پیش ، فیزیکدان ایتالیایی الساندرو ولتا اولین باتری واقعی را اختراع کرد. در این آزمایش علمی در کلاس درس ، ما می توانیم باتری بسیار مشابهی را که ولتا اختراع کرده است ، بدون استفاده از لیمو و دو تکه فلز دوباره ایجاد کنیم. آنقدر قدرتمند است که LED را روشن کند ، ما واقعاً از لیمو نور ایجاد می کنیم!

به هر حال … باتری ولتا از مس ، روی و پارچه ای آغشته به آب نمک استفاده می کرد. در آزمایش ما از مس ، منیزیم و لیمو استفاده می کنیم اما نظریه یکسان است ، ما از یک واکنش شیمیایی برای تولید برق استفاده می کنیم.

این پروژه برای دانش آموزان بین 10-15 سال (کلاس ایالات متحده 5-9) در نظر گرفته شده است. دانش آموزان بزرگتر باید بتوانند پروژه را بدون کمک به اتمام برسانند و علت عدم کارکرد مدار را تشخیص دهند (برای مثال اتصال بین لیموها و غیره خوب نیست).

این پروژه برای کلاس های فیزیک یا علوم عمومی مناسب است اما می تواند به کلاس IT نیز گسترش یابد. این کار باعث می شود دانش آموزان شما به این فکر کنند که تلفن های همراهشان از کجا نیرو می گیرند. کلاس نشان می دهد که یک باتری از یک واکنش شیمیایی برای ایجاد جریان الکتریکی استفاده می کند.

تدارکات

• نصف لیمو به 3 قسمت تقسیم می شود (یعنی 3 1 1/6 لیمو)
• مقداری سیم مسی (تقریباً 12 اینچ (در حدود 20 سانتی متر)) - این سیم مورد استفاده در پریزهای برق خانه شما است. اگر یک برقکار می شناسید ، قطعاً قطعهای زیادی دارند که می توانید از آنها استفاده کنید. در غیر این صورت در هر فروشگاه سخت افزار موجود است.
• مقداری روبان منیزیم (در مجموع حدود 3 اینچ (10 سانتی متر)) - این مبلغ به صورت آنلاین با قیمت 3 دلار برای یک حیاط (1 متر) در دسترس است. اگر نمی توانید آن را تهیه کنید ، ناخن های "گالوانیزه" نیز کار می کنند (اما نه به خوبی) ، اینها هستند ناخن هایی با روی پوشانده شده اند ، فروشگاه های سخت افزاری آنها را خواهند داشت و در ظاهر خاکستری و کسل کننده به نظر می رسند (یعنی براق نیستند).
• یک LED (LED معمولی 3 ولت) ، از آبی اجتناب کنید زیرا گاهی اوقات برای روشن کردن آنها به برق بیشتری احتیاج دارند.

مرحله 1: مواد را آماده کرده و سلول ها را بسازید

1/2 لیمو را بردارید و مطابق تصویر به 3 قسمت تقسیم کنید

سپس 2 قطعه سیم مسی به طول 1 اینچ برش دهید. مطمئن شوید که هیچ محافظ لاستیکی در اطراف کابل وجود ندارد ، باید رنگ آن "مس" باشد:-)

سرانجام 3 قطعه روبان منیزیم به طول 1 اینچ (برش آن با قیچی ساده است)

ما قصد داریم 3 باتری کوچک (یا "سلول") ایجاد کنیم. هر باتری از یک قسمت لیمو ، یک پایانه مسی و یک ترمینال منیزیم تشکیل شده است.

شما می پرسید چرا ما به 3 باتری نیاز داریم؟ خوب هر باتری حدود 1 ولت برق تولید می کند ، اما یک LED برای کار به 3 ولت برق نیاز دارد. بنابراین اگر 3 باتری پشت سر هم سیم کشی کنیم 3 ولت خواهیم داشت ، باید LED را روشن کرد.

مرحله 2: 3 باتری پشت سر هم سیم کشی کنید

بنابراین ما 3 باتری داریم ، اکنون باید آنها را پشت سر هم وصل کنیم.

آنچه در این مرحله مهم است این است که پایانه مسی از یک باتری به پایانه منیزیم باتری بعدی متصل می شود. ساده ترین راه برای انجام این کار این است که سیم مسی را خم کنید به طوری که روی منیزیم فشرده شود تا یک اتصال محکم ایجاد شود.

اگر به طور تصادفی مس را به مس یا منیزیم را به منیزیم هر باتری متصل کنید ، باتری ها اساساً یکدیگر را خنثی می کنند ، مانند این است که یکی از باتری ها را به اشتباه در کنترل از راه دور تلویزیون خود قرار دهید ، ریموت کار نمی کند.

بنابراین در حال حاضر ما 3 باتری پشت سر هم داریم.

مرحله 3: LED را وصل کنید و بگذارید نور وجود داشته باشد

در نهایت ما می توانیم LED را به پایانه سمت چپ باتری سمت چپ و ترمینال راست باتری راست متصل کنیم تا مدار الکتریکی ساخته شود.

اما منتظر بمانید - چراغ LED نحوه اتصال آن بسیار مهم است. خواهید دید که یکی از پایه های LED طولانی تر از دیگری است ، این "آند" نامیده می شود ، این مورد باید به طرف مثبت (+) باتری متصل شود. پای کوتاهتر "کاتد" نامیده می شود ، این مورد باید به طرف منفی (-) باتری متصل شود.

اما کدام یک مثبت و کدام یک ترمینال منفی روی باتری لیمو است؟

….. مس مثبت (+) است ، بنابراین پایه بلند LED را به سیم مسی وصل کنید و پایه کوتاه LED را به پایانه منیزیم وصل کنید.

و سلام ، چراغ LED باید روشن شود. اگر قسمت های لیمو را فشار دهید ، ممکن است چراغ LED روشن تر شود زیرا آب بیشتری آزاد می شود و اتصال بهتری به پایانه ها می دهد.

بنابراین علم پشت این جادو چیست؟

خوب یک واکنش شیمیایی بین دو پایانه فلزی مختلف (که "الکترود" نامیده می شود) در حال انجام است ، آب لیمو در واکنش کمک می کند (که "الکترولیت" نامیده می شود). هنگامی که واکنش شیمیایی اتفاق می افتد ، "الکترون" اضافی ایجاد می شود که در امتداد مدار به داخل LED جریان می یابد. سپس LED این الکترونها را به نور تبدیل می کند.

ببینید اگر LED را برای چند ساعت متصل نگه دارید ، چه اتفاقی می افتد - می ترسم باتری اختراع نکرده باشید که برای همیشه دوام بیاورد!

همچنین می توانید فقط با 2 سلول امتحان کنید ، LED باید روشن شود اما کم نورتر خواهد بود. فقط با یک سلول مطمئناً ولتاژ بسیار کم خواهد بود تا LED را روشن کنید ، اما بروید و سعی کنید.

باتری ها برای تأمین انرژی دستگاه های موبایل و خودروهای برقی ما اهمیت بیشتری پیدا می کنند ، این کلاس نشان می دهد که فناوری باتری در 200 سال گذشته پیشرفت زیادی کرده است اما هنوز فضای زیادی برای پیشرفت وجود دارد … شاید به زودی تلفن همراه شما فقط سالی یکبار نیاز به شارژ دارد!

اگر روبان منیزیم پیدا نکردید:

در نهایت ، اگر منیزیم ندارید ، می توانید آزمایش را با استفاده از روی درست مانند الساندرو ولتا به جای منیزیم انجام دهید (می توان از ناخن هایی با روکش (به نام گالوانیزه) استفاده کرد) اما ممکن است نیاز به استفاده از بیش از 3 سلول داشته باشید. از آنجا که روی تنها 0.9 ولت در هر سلول تولید می کند در حالی که منیزیم بیش از 1 ولت است.