Strom & Licht aus einer Zitrone - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Vor etwas mehr als 200 Jahren erfand der italienische Physiker Alessandro Volta die erste echte Batterie. In diesem wissenschaftlichen Experiment im Klassenzimmer können wir eine sehr ähnliche Batterie, die Volta erfunden hat, mit nichts anderem als einer Zitrone und zwei Metallstücken nachbauen. Es ist stark genug, um eine LED zum Leuchten zu bringen, wir schaffen wirklich Licht aus einer Zitrone!

Übrigens… Voltas Batterie verwendete Kupfer, Zink und ein in Salzwasser getränktes Tuch. In unserem Experiment verwenden wir Kupfer, Magnesium und eine Zitrone, aber die Theorie ist dieselbe, wir verwenden eine chemische Reaktion, um Elektrizität zu erzeugen.

Das Projekt richtet sich an Schüler im Alter von 10-15 Jahren (US-Klasse 5-9). Ältere Schüler sollten in der Lage sein, das Projekt ohne Hilfe abzuschließen und herauszufinden, warum die Schaltung nicht funktioniert (z. B. Verbindung zwischen den Zitronen nicht gut usw.).

Das Projekt eignet sich perfekt für Physik- oder General Science-Klassen, könnte aber auch auf eine IT-Klasse erweitert werden. Es wird Ihre Schüler dazu bringen, darüber nachzudenken, woher ihre Mobiltelefone ihren Strom beziehen. Der Kurs zeigt, dass eine Batterie eine chemische Reaktion nutzt, um elektrischen Strom zu erzeugen.

Lieferungen

• Eine halbe Zitrone in 3 Segmente geschnitten (d. h. 3 x 1/6 einer Zitrone)
• Etwas Kupferdraht (insgesamt ca. 12" (20cm)) - das ist der Draht, der in Ihren Haushaltssteckdosen verwendet wird. Wenn Sie einen Elektriker kennen, haben Sie sicher viele Reste, die Sie verwenden können. Ansonsten ist es in jedem Baumarkt erhältlich.
• Etwas Magnesiumband (insgesamt etwa 3" (10cm)) - das ist online für etwa 3 US-Dollar für einen Meter (1m) erhältlich. Wenn Sie es nicht bekommen können, funktionieren auch "galvanisierte" Nägel (aber nicht so gut). Nägel, die mit Zink überzogen sind, gibt es im Baumarkt, sie sehen grau und stumpf aus (dh nicht glänzend).
• Eine LED (normale 3V-LED), vermeiden Sie Blau, da sie manchmal mehr Strom benötigen, um sie zu beleuchten.

Schritt 1: Bereiten Sie die Materialien vor und machen Sie die Zellen

Nehmen Sie die 1/2 Zitrone und schneiden Sie sie in 3 Segmente, wie auf dem Bild gezeigt

Als nächstes schneiden Sie 2 Stücke Kupferdraht ca. 1 "lang. Stellen Sie sicher, dass sich keine Gummiabschirmung um das Kabel befindet, es sollte "kupferfarben" sein:-)

Schließlich 3 Stücke Magnesiumband etwa 1 lang (es ist einfach mit einer Schere zu schneiden)

Wir werden 3 kleine Batterien (oder "Zellen") erstellen. Jede Batterie besteht aus einem Zitronensegment, einem Kupferpol und einem Magnesiumpol.

Warum brauchen wir 3 Batterien, fragen Sie? Nun, jede Batterie produziert ungefähr 1 Volt Strom, aber eine LED benötigt ungefähr 3 Volt Strom, um zu funktionieren. Wenn wir also 3 Batterien hintereinander verdrahten, haben wir 3 Volt, es sollte perfekt sein, um die LED zu beleuchten.

Schritt 2: Verdrahten Sie die 3 Batterien in einer Reihe

Wir haben also die 3 Batterien, jetzt müssen wir sie hintereinander anschließen.

Wichtig in dieser Phase ist, dass der Kupferpol einer Batterie mit dem Magnesiumpol der nächsten Batterie verbunden ist. Am einfachsten geht das, indem man den Kupferdraht so biegt, dass er auf das Magnesium drückt, um eine feste Verbindung herzustellen.

Wenn Sie versehentlich Kupfer an Kupfer oder Magnesium an Magnesium jeder Batterie anschließen, heben sich die Batterien im Grunde genommen gegenseitig auf, es ist, als ob Sie eine der Batterien falsch herum in Ihre TV-Fernbedienung einlegen, die Fernbedienung funktioniert nicht.

Jetzt haben wir also die 3 Batterien in einer Reihe.

Schritt 3: Schließen Sie die LED an und lassen Sie es hell werden

Schließlich können wir die LED mit dem ganz linken Anschluss der linken Batterie und dem ganz rechten Anschluss der rechten Batterie verbinden, damit der Stromkreis hergestellt wird.

Aber halten Sie fest - die LED ist sehr speziell, wie sie angeschlossen ist. Sie werden sehen, dass eines der Beine der LED länger ist als das andere, dies wird als "Anode" bezeichnet und muss mit der positiven (+) Seite der Batterie verbunden werden. Das kürzere Bein wird als "Kathode" bezeichnet und muss mit der negativen (-) Seite der Batterie verbunden werden.

Aber was ist der Plus- und der Minuspol der Zitronenbatterie?

…..das Kupfer ist positiv (+), also verbinden Sie das lange Bein der LED mit dem Kupferdraht und verbinden Sie das kurze Bein der LED mit dem Magnesiumanschluss.

Und hey presto sollte die LED leuchten. Wenn Sie die Zitronensegmente zusammendrücken, sehen Sie möglicherweise, dass die LED heller leuchtet, da mehr Saft freigesetzt wird, wodurch eine bessere Verbindung zu den Anschlüssen hergestellt wird.

Also, was ist die Wissenschaft hinter dieser Magie?

Nun findet eine chemische Reaktion zwischen den beiden verschiedenen Metallenden (die "Elektroden" genannt) statt, der Zitronensaft hilft bei der Reaktion (er wird der "Elektrolyt" genannt). Wenn die chemische Reaktion stattfindet, werden einige zusätzliche "Elektronen" erzeugt, die entlang des Stromkreises in die LED fließen. Die LED wandelt diese Elektronen dann in Licht um.

Sehen Sie, was mit den Terminals passiert, wenn Sie die LED für einige Stunden angeschlossen lassen - Ich fürchte, Sie haben keine Batterie erfunden, die ewig hält!

Sie können es auch mit nur 2 Zellen versuchen, die LED sollte leuchten, aber dunkler sein. Mit nur einer Zelle ist die Spannung sicher zu niedrig, um die LED zum Leuchten zu bringen, aber probieren Sie es aus.

Batterien werden immer wichtiger, um unsere mobilen Geräte und Elektroautos mit Strom zu versorgen. Diese Klasse zeigt, dass die Batterietechnologie in den letzten 200 Jahren einen langen Weg zurückgelegt hat, aber es gibt noch viel Raum für Verbesserungen… muss einmal pro Jahr aufgeladen werden!

Wenn Sie kein Magnesiumband finden können:

Wenn Sie kein Magnesium haben, können Sie das Experiment auch mit Zink versuchen, genau wie Alessandro Volta anstelle von Magnesium (einige verzinkte (sogenannte "galvanisierte") Nägel können verwendet werden), aber Sie müssen möglicherweise mehr als 3 Zellen verwenden da Zink nur etwa 0,9 Volt pro Zelle erzeugt, verglichen mit über 1 Volt mit Magnesium.