Điện & ánh sáng từ quả chanh: 3 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Chỉ hơn 200 năm trước, nhà vật lý người Ý Alessandro Volta đã phát minh ra loại pin thực sự đầu tiên. Trong thí nghiệm khoa học trong lớp học này, chúng ta có thể tái tạo một loại pin rất giống mà Volta đã phát minh ra chỉ bằng một quả chanh và hai mảnh kim loại. Nó đủ mạnh để phát sáng một đèn LED, chúng tôi thực sự đang tạo ra ánh sáng từ một quả chanh!

Nhân tiện… Pin của Volta sử dụng đồng, kẽm và một miếng vải ngâm nước muối. Trong thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi sẽ sử dụng đồng, magiê và một quả chanh nhưng lý thuyết vẫn giống nhau, chúng tôi đang sử dụng một phản ứng hóa học để tạo ra điện.

Dự án dành cho học sinh trong độ tuổi từ 10-15 (lớp 5-9 của Mỹ). Các học sinh lớn hơn sẽ có thể hoàn thành dự án mà không cần sự trợ giúp và tìm ra lý do tại sao mạch điện không hoạt động (ví dụ: kết nối không tốt giữa các quả chanh, v.v.).

Dự án hoàn hảo cho các lớp Vật lý hoặc Khoa học Tổng quát nhưng cũng có thể được mở rộng sang một lớp CNTT. Nó sẽ giúp học sinh của bạn suy nghĩ về việc điện thoại di động của họ lấy năng lượng từ đâu. Lớp cho thấy rằng pin sử dụng một phản ứng hóa học để tạo ra dòng điện.

Quân nhu

• Cắt nửa quả chanh thành 3 đoạn (tức là 3 x 1/6 quả chanh)
• Một số dây đồng (tổng cộng khoảng 12 "(20cm)) - đây là dây được sử dụng trong ổ cắm điện gia đình của bạn. Nếu bạn biết một thợ điện, họ chắc chắn có nhiều nút tắt mà bạn có thể sử dụng. Nếu không, nó có sẵn ở mọi cửa hàng kim khí.
• Một số ruy băng magiê (tổng cộng khoảng 3 "(10cm)) - loại này có sẵn trực tuyến với giá khoảng 3 đô la cho một thước Anh (1m). Nếu bạn không thể mua thì đinh" mạ kẽm "cũng sẽ hoạt động (nhưng không tốt), đây là móng tay được bao phủ bằng kẽm, các cửa hàng kim khí sẽ có, nhìn vào thì xám và xỉn (tức là không bóng).
• Đèn LED (đèn LED 3v thông thường), tránh màu Xanh lam vì đôi khi chúng cần nhiều điện hơn để thắp sáng chúng.

Bước 1: Chuẩn bị vật liệu và tạo tế bào

Lấy 1/2 quả chanh và cắt thành 3 đoạn như trong hình

Tiếp theo cắt 2 đoạn dây đồng dài khoảng 1 ". Đảm bảo không có cao su che chắn xung quanh cáp, nó phải có màu" đồng ":-)

Cuối cùng là 3 đoạn ruy băng magiê dài khoảng 1 (cắt đơn giản bằng kéo)

Chúng tôi sẽ tạo ra 3 pin nhỏ (hoặc "tế bào"). Mỗi pin bao gồm một phân đoạn chanh, một đầu cuối bằng đồng và một đầu cực magiê.

Bạn hỏi tại sao chúng tôi cần 3 pin? Mỗi pin sẽ tạo ra khoảng 1 vôn điện, nhưng một đèn LED cần khoảng 3 vôn điện để hoạt động. Vì vậy, nếu chúng ta nối 3 pin liên tiếp, chúng ta sẽ có 3 vôn, nó sẽ là hoàn hảo để thắp sáng đèn LED.

Bước 2: Nối 3 pin thành một hàng

Vì vậy, chúng ta có 3 pin, bây giờ chúng ta cần kết nối chúng liên tiếp.

Điều quan trọng ở giai đoạn này là thiết bị đầu cuối bằng đồng từ một pin kết nối với thiết bị đầu cuối magiê của pin tiếp theo. Cách đơn giản nhất để làm điều này là uốn cong dây đồng để nó ép vào magiê để tạo kết nối chặt chẽ.

Nếu bạn vô tình kết nối đồng với đồng hoặc magiê với magiê của mỗi pin, về cơ bản các pin sẽ triệt tiêu lẫn nhau, giống như việc đặt một trong các pin vào điều khiển từ xa của TV không đúng cách, điều khiển từ xa sẽ không hoạt động.

Vì vậy, bây giờ chúng tôi có 3 pin liên tiếp.

Bước 3: Kết nối đèn LED và để có ánh sáng

Cuối cùng chúng ta có thể kết nối đèn LED với cực bên trái của pin bên trái và cực bên phải của pin bên phải để tạo ra mạch điện.

Nhưng hãy chờ - đèn LED rất đặc biệt về cách kết nối của nó. Bạn sẽ thấy một trong các chân trên đèn LED dài hơn chân kia, đây được gọi là "Cực dương", chân này cần kết nối với cực Dương (+) của pin. Chân ngắn hơn được gọi là "Cathode", chân này cần kết nối với cực âm (-) của pin.

Nhưng cái nào là cực dương và cái nào là cực âm trên pin chanh?

….. Đồng là cực dương (+), vì vậy hãy kết nối chân dài của đèn LED với dây đồng và kết nối chân ngắn của đèn LED với đầu cực magiê.

Và này trước khi đèn LED sẽ sáng. Nếu bạn vắt các đoạn chanh, bạn có thể thấy đèn LED sáng hơn vì sẽ tiết ra nhiều nước hơn, giúp kết nối tốt hơn với các thiết bị đầu cuối.

Vậy khoa học đằng sau phép thuật này là gì?

Một phản ứng hóa học đang diễn ra giữa hai đầu kim loại khác nhau (được gọi là "điện cực"), nước chanh giúp tham gia phản ứng (được gọi là "chất điện phân"). Khi phản ứng hóa học xảy ra, một số "điện tử" phụ được tạo ra chạy dọc theo mạch vào đèn LED. Sau đó, đèn LED chuyển đổi các điện tử này thành Ánh sáng.

Xem điều gì sẽ xảy ra với các thiết bị đầu cuối nếu bạn để đèn LED được kết nối trong vài giờ - Tôi e rằng bạn chưa phát minh ra loại pin có tuổi thọ vĩnh viễn!

Bạn cũng có thể thử chỉ với 2 ô, đèn LED sẽ sáng nhưng sẽ mờ hơn. Chỉ với một ô chắc chắn điện áp sẽ quá thấp để thắp sáng đèn LED nhưng hãy tiếp tục và thử.

Pin đang ngày càng trở nên quan trọng hơn để cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động & ô tô điện của chúng ta, điều này cho thấy rằng công nghệ pin đã đi một chặng đường dài trong 200 năm qua nhưng vẫn còn rất nhiều chỗ để cải tiến… có thể chẳng bao lâu nữa điện thoại di động của bạn sẽ cần sạc một lần mỗi năm!

Nếu bạn không thể tìm thấy ruy băng magiê:

Cuối cùng, nếu bạn không có magiê, bạn cũng có thể thử thử nghiệm sử dụng Kẽm giống như Alessandro Volta đã làm thay vì magiê (có thể sử dụng một số đinh mạ kẽm (gọi là "mạ kẽm")) nhưng bạn có thể cần sử dụng nhiều hơn 3 ô vì Kẽm sẽ chỉ tạo ra khoảng 0,9 vôn trên mỗi tế bào so với hơn 1 vôn của magiê.