Батареи сейчас являются неотъемлемой частью современного общества. Они работают путем помещения положительно заряженного электрода (катода) и отрицательно заряженного электрода (анода) в раствор электролита, который, будучи завершенным в цепи через нагрузку (электрический прибор), вызывает катодную реакцию окисления. Это включает в себя несколько ионов из раствора электролита в сочетании с катодом, который производит соединение и высвобождает один или несколько электронов. Эти электроны затем поглощаются анодом, производя электричество.
Это может показаться сложным, но такая же реакция может быть достигнута с лимонами. Кислотное содержание лимона действует так же, как раствор электролита. Таким образом, когда в него вставляется положительный и отрицательный электрод (например, медная копейка и гальванизированный гвоздь), электропроводящие внутренности лимона инициируют тот же процесс окисления, освобождая электроны и генерируя небольшое количество электричества.
Из-за примесей обоих электродов (пенни обычно не на 100 процентов медны), а также относительно слабой кислотности лимона, может быть получена только небольшая разница электрических потенциалов. Однако, сочетая четыре лимона, вы можете получить многоэлементную батарею, способную питать небольшой светодиод.
Что вам нужно:
1 мультиметр
4 лимона
4 медных копейки
4 оцинкованных гвоздя
5 крокодил обрезается медной проволоки
1 светодиод
Шаг 1
Эксперимент с лимонной батареей, шаг 1
Сначала возьмите лимон и вставьте медную монету и оцинкованный гвоздь в верхнюю левую и правую части, как показано здесь. Убедитесь, что оба предмета проникают в кожу как можно глубже, сохраняя при этом захватываемую поверхность над поверхностью. Кроме того, убедитесь, что монета и гвоздь не соприкасаются в лимоне. Когда это будет достигнуто, повторите процесс для каждого из оставшихся лимонов.
Шаг 2
Эксперимент с лимонной батареей, шаг 2
Когда все четыре лимона будут готовы, выстроите их в ряд. Затем, взяв три крокодиловых обрезанных медных провода, соедините каждый из лимонов со следующим от монеты до гвоздя. Если вы правильно их подключили, у вас должно получиться что-то подобное. Важно, чтобы провода проходили от монеты к гвоздю, так как производимая лимонами мощность будет накапливаться до уровня питания светодиодов.
Оба объекта, прилипшие к лимону, действуют как электроды, а монеты служат положительными электродами, а гвозди - отрицательными электродами. Таким образом, когда ногти окисляются внутри лимонов, электроны высвобождаются. Энергия, содержащаяся в этих электронах, - это то, что приводит в действие светодиод, протекающий к отрицательному электроду каждого лимона через их кислотные внутренние растворы. Соединяя лимоны с медным проводом, эта энергия накапливается на каждом лимоне и передается на светодиод.
Шаг 3
Эксперимент с лимонной батареей, шаг 3
Если у вас есть мультиметр, сейчас самое время его использовать. Сначала прикрепите оставшиеся два провода к оставшемуся незакрепленному гвоздю и монете, расположенной на обоих концах лимонного ряда. Как только это будет достигнуто, подключите свободные концы к мультиметру и снимите показания. Если вы правильно настроили эксперимент, показания мультиметра должны составить примерно 3, 50 Вольт.
Шаг 4
Эксперимент с лимонной батареей, шаг 4
Хорошо, при условии, что у вас есть напряжение около 3, 50 В, теперь пришло время подключить светодиод к вашей лимонной батарее. Отключите мультиметр, если вы его использовали, и подключите бесплатные зажимы к контактам светодиодов плюс и минус. Вы можете определить, какой из них является минусовым, с помощью отступа на боковой стороне пластикового корпуса светодиода. Помните также, что зажим крокодила, идущий от самой дальней правой монеты, должен соединяться с минусовой меткой на светодиоде, а плюсовая метка на диоде с самой дальней левой гвоздью.
Шаг 5
Эксперимент с лимонной батареей, шаг 5
После завершения цепи светодиод должен загореться, питаясь исключительно окислительными эффектами лимонов. Если это так, поздравляю, вы создали свою собственную многоэлементную лимонную батарею. Почему бы здесь остановиться, однако, почему бы не попробовать некоторые переменные в эксперименте, чтобы вызвать большую электрохимическую реакцию? Например, влияет ли использование большего гвоздя и пенни на яркость светодиода? Влияет ли замена лимонов на картофель?
Вывод
Итак, что мы узнали здесь? Аккумуляторы, в их самой простой форме, состоят из анода, катода и электропроводящего раствора электролита. Кроме того, их энергия поступает из процесса электрохимического окисления / восстановления, инициируемого, когда элемент батареи подключен в цепи к нагрузке. Наконец, в то время как обычные батареи, такие как те, что находятся в пульте дистанционного управления вашего телевизора, сделаны из чистых веществ (100-процентные чистые металлы / электролитические пасты на основе соли), те же самые электрохимические элементы могут быть грубо воспроизведены с использованием нечистых веществ, таких как медные монеты, гвозди и лимоны.
Откройте для себя более удивительную науку в последнем выпуске Как это работает. Он доступен у всех хороших розничных продавцов, или вы можете заказать его онлайн в ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала « Как это работает », подпишитесь сегодня!
Кроме того, обязательно ознакомьтесь с нашими специальными программами, предназначенными только для цифровых устройств, такими как «Исследование Марса», «Путеводитель по Галактике» и «Землетрясения», которые можно загрузить прямо сейчас на ваше цифровое устройство!
Отпразднуйте British Science Week со скидкой 10%
Домашний научный эксперимент - взрыв цвета
Домашний научный эксперимент - приготовление горячего льда