חשמל ואור מלימון: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

לפני קצת יותר מ -200 שנה המציא הפיסיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה את הסוללה האמיתית הראשונה. בניסוי מדעי בכיתה זה אנו יכולים ליצור מחדש סוללה דומה מאוד שוולטה המציא באמצעות לא יותר מאשר לימון ושתי פיסות מתכת. הוא מספיק חזק כדי להדליק LED, אנחנו באמת יוצרים אור מלימון!

אגב … הסוללה של וולטה השתמשה בנחושת, אבץ ובד ספוג במי מלח. בניסוי שלנו נשתמש בנחושת, מגנזיום ולימון אך התאוריה זהה, אנו משתמשים בתגובה כימית לייצור חשמל.

הפרויקט מיועד לתלמידים בגילאי 10-15 (כיתה א 'עד ט' בארה ב). סטודנטים מבוגרים צריכים להיות מסוגלים להשלים את הפרויקט ללא סיוע ולברר מדוע המעגל אינו פועל (למשל החיבור אינו טוב בין הלימונים וכו ').

הפרויקט מושלם לשיעורי פיזיקה או מדע כללי אך ניתן להרחיבו גם לשיעור IT. זה יגרום לתלמידים שלך לחשוב מהיכן מגיעים הטלפונים הניידים שלהם מכוחם. הכיתה מראה כי סוללה משתמשת בתגובה כימית ליצירת זרם חשמלי.

אספקה

• חצי לימון חתוך ל -3 חלקים (כלומר 3 x 1/6 של לימון)
• כמה חוטי נחושת (כ- 20 ס"מ בסך הכל) - זהו החוט המשמש בשקעי החשמל הביתי שלך. אם אתה מכיר חשמלאי בטוח שיהיו לו ניתוקים רבים בהם תוכל להשתמש. אחרת הוא זמין בכל חנות לחומרי בניין.
• קצת סרט מגנזיום (כ- 10 ס"מ בסך הכל) - זה זמין באינטרנט בסביבות 3 $ לחצר (1 מ '). אם לא הצלחת להשיג אותו אז גם מסמרים "מגולוונים" יעבדו (אך לא כל כך טובים), אלה הם מסמרים מכוסים באבץ, בחנויות לחומרי בניין יהיו אותם. הם נראים אפורים ומשעממים למראה (כלומר לא מבריקים).
• נורית LED (נורמלית 3v), הימנעו מכחול מכיוון שלפעמים הם היו זקוקים ליותר כוח כדי להדליק אותם.

שלב 1: הכינו את החומרים והכינו את התאים

לוקחים את 1/2 הלימון וחותכים ל -3 חלקים כפי שמוצג בתמונה

לאחר מכן חותכים 2 חתיכות חוט נחושת באורך של כ -1 ". ודא שאין גומי מסביב לכבל, הוא צריך להיות בצבע" נחושת ":-)

לבסוף 3 חתיכות של סרט מגנזיום באורך של 1 אינץ '(פשוט לחיתוך במספריים)

אנו הולכים ליצור 3 סוללות קטנות (או "תאים"). כל סוללה מורכבת מקטע לימון, מסוף נחושת וטרמינל מגנזיום.

למה אנחנו צריכים 3 סוללות אתם שואלים? ובכן, כל סוללה תפיק כ- 1 וולט חשמל, אך נורית LED צריכה כ -3 וולט חשמל כדי לעבוד. אז אם נחבר 3 סוללות ברציפות יהיו לנו 3 וולט, זה צריך להיות מושלם להדלקת הנורית.

שלב 2: חבר את שלוש הסוללות בשורה

אז יש לנו את 3 הסוללות, עכשיו אנחנו צריכים לחבר אותן ברצף.

מה שחשוב בשלב זה הוא שמסוף הנחושת מסוללה אחת מתחבר למסוף המגנזיום של הסוללה הבאה. הדרך הקלה ביותר לעשות זאת היא לכופף את חוט הנחושת כך שהוא נלחץ על המגנזיום כדי ליצור חיבור הדוק.

אם אתה מחבר בטעות את הנחושת לנחושת או למגנזיום למגנזיום של כל סוללה הסוללות בעצם יבטלו אחת את השנייה, זה כמו לשים את אחת הסוללות בשלט הרחוק של הטלוויזיה שלך בצורה לא נכונה, השלט לא יפעל.

אז עכשיו יש לנו את 3 הסוללות ברציפות.

שלב 3: חבר את הנורית ותן שיהיה אור

לבסוף נוכל לחבר את הלד למסוף השמאלי ביותר של הסוללה השמאלית ולמסוף הימני מאוד של הסוללה הימנית כך שהמעגל החשמלי ייווצר.

אבל המתן - הנורית היא מאוד מיוחדת לגבי אופן החיבור שלה. תראה שאחת הרגליים על הלד ארוכה מהשנייה, זה נקרא "האנודה", זה צריך להתחבר לצד החיובי (+) של הסוללה. הרגל הקצרה יותר נקראת "קתודה", זה צריך להתחבר לצד השלילי (-) של הסוללה.

אבל מהו החיובי ומהו הטרמינל השלילי בסוללת הלימון?

….. הנחושת חיובית (+), לכן חבר את הרגל הארוכה של ה- LED לחוט הנחושת וחבר את הרגל הקצרה של ה- LED למסוף המגנזיום.

והיי פרסטו LED צריך להדליק. אם תיתן לחיצה על מקטעי הלימון, ייתכן שתראה את זוהר ה- LED בהיר יותר, כיוון שיותר מיץ ישוחרר ויוצר חיבור טוב יותר למסופים.

אז מה המדע מאחורי הקסם הזה?

ובכן מתרחשת תגובה כימית בין שני מסופי המתכת השונים (הנקראים "האלקטרודות"), מיץ הלימון מסייע בתגובה (הוא נקרא "אלקטרוליט"). כאשר מתרחשת התגובה הכימית נוצרים כמה "אלקטרונים" נוספים הזורמים לאורך המעגל לתוך הנורית. לאחר מכן הנורית ממירה את האלקטרונים הללו לאור.

ראה מה קורה למסופים אם תשאיר את הנורית מחוברת לכמה שעות - אני חושש שלא המצאת סוללה שתחזיק לנצח!

אתה יכול גם לנסות עם רק 2 תאים, נורית ה- LED אמורה להדליק אך תהיה עמומה יותר. רק עם תא אחד בטוח שהמתח יהיה נמוך מכדי להדליק את הנורית, אבל נסה.

הסוללות הופכות קריטיות יותר ויותר להנעת המכשירים הניידים והמכוניות החשמליות שלנו, מחלקה זו מראה כי טכנולוגיית הסוללות עשתה דרך ארוכה ב -200 השנים האחרונות, אך עדיין יש הרבה מקום לשיפור … אולי בקרוב הטלפון הנייד שלך רק צריך טעינה פעם בשנה!

אם אינך יכול למצוא סרט מגנזיום:

לבסוף, אם אין לך מגנזיום, תוכל גם לנסות את הניסוי באמצעות אבץ בדיוק כמו שעשה אלסנדרו וולטה במקום מגנזיום (ניתן להשתמש בכמה ציפורניים מצופות אבץ (הנקראות "מגולוון")) אך ייתכן שיהיה עליך להשתמש ביותר מ -3 תאים מכיוון שהאבץ ייצר רק כ- 0.9 וולט לתא בהשוואה ליותר מ 1 וולט עם המגנזיום.