Батарейка из лимона объяснение опыта. Батарейка из лимона и способ ее изготовления. Почему мы используем именно медь и магний? Можно ли взять какую-то другую пару металлов

Для любителей всякого рода экспериментов и опытов предлагаем необычную идею - попробовать соорудить собственными руками примитивную батарейку из кисленьких лимонов. Мы тратим массу денег на батарейки, аккумуляторы для питания телефонов, часов, игрушек, совершенно не задумываясь о том, что нас окружает масса недорогих энергетических источников, из которых мы собственноручно можем в любой момент собрать экономный и простенький гальванический элемент. Мы даже не предполагаем, сколько интересного нас окружает!

Для проведения эксперимента нам понадобятся, как я уже упоминал выше, лимоны (8 штук), 9 тоненьких проводов с зажимами, 8 небольших кусков медной проволоки и столько же оцинкованных гвоздей, часы с батарейкой, ну и, конечно же, вольтметр для испытания возможностей (напряжения) сооруженной нами батарейки.

Легенько размяв в руках лимоны, втыкаем в каждый из них кусочек медной проволоки и один оцинкованный гвоздь. Берем часы, вынимаем из них батарейку, и с помощью проводов создаем электрическую цепь, как на рысунке. Свободные концы проводов из первого и восьмого лимона подключаем к часам в тех местах, где находилась ранее батарейка, создавая замкнутую цепь. По окончанию эксперимента мы увидим, как пойдут часы. Подсоединив концы проводов к вольтметру, сможем наблюдать напряжение величиной 0,49 V.

Обьяснить работу нашей фруктовой батарейки просто. При контакте меди и цинка с лимонной кислотой происходит химическая реакция, в результате которой медь становиться положительно заряженной, а цинк – отрицательно. При замкнутой цепи, созданной при помощи медной проволоки и небольших оцинкованных гвоздей, начинает действовать электрический ток. Цинк (источник электронов) – это отрицательный полюс фруктовой батарейки , медь – положительный. Напряжение в батарейки связано со способностью цинка и меди отдавать электроны. Электрический же ток зависит от количества электронов, высвобождаемых при пробегаемой химической реакции.

Если дома не окажется лимонов, в качестве основного материала для эксперимента можно использовать любые другие цитрусовые, киви, бананы, яблоки, груши, картофель, помидоры, огурцы, луковицы. Эти овощи и фрукты также могут работать в качестве батарейки, правда напряжение у них будет несколько отличаться от лимонного источника тока. Наиболее высокое напряжение даст груша, наиболее низкою - киви. На электрические характеристики создаваемых батареек влияет кислотность применяемых продуктов. Соединив несколько фруктовых батареек последовательно, мы добьемся увеличения напряжения, пропорционально количеству используемых фруктов.

Пару медь и цинк можно подменить иными составляющими, например, медью и алюминием, алюминием и цинком. Правда, в последнем случае батарейка получиться несколько слабее "оригинальной" лимонной.

Вышеописанный эксперимент является прямым подтверждением того, что для удовлетворения своих энергетических потребностей человек может свободно использовать природные возобновляемые материалы. Ряд компаний в промышленных масштабах уже начал заниматься созданием необычных аккумуляторных батарей с применением продуктов переработки бананов, апельсиновых корок. Компания Sоnу не так давно презентовала публике батарейку, в которой вместо электролита использован фруктовый сок. Заправив батарейку 8 мл сока, можно обеспечить питание небольшой портативной электроники в течение одного часа. Ученые из Великобритании создали аналогичный вариант аккумулятора для маломощного компьютера с процессором Iпtе1 386. Экспериментально было доказано, что 12 картофелин могут стать полноценных источником энергетического питания компьютера в течение 12 дней.

Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Чтобы добыть из них электричество, понадобятся оцинкованный гвоздь или шуруп (то есть практически любой гвоздь или шуруп) и отрезок медной проволоки. Чтобы зафиксировать присутствие электричества, нам пригодится бытовой мультиметр, а более наглядно продемонстрировать успех поможет светодиодный светильник или даже вентилятор, рассчитанные на питание от батареек.

Разомните лимон в руках, чтобы разрушить внутренние перегородки, но не повредите кожуру. Воткните гвоздь (шуруп) и медную проволоку так, чтобы электроды располагались как можно ближе друг к другу, но не соприкасались. Чем ближе будут находиться электроды, тем меньше вероятность, что они окажутся разделены перегородкой внутри фрукта. В свою очередь, чем лучше ионный обмен между электродами внутри батарейки, тем больше ее мощность.

Суть опыта в том, чтобы поместить медный и цинковый электроды в кислую среду, будь то лимон или ванночка с уксусом. Гвоздь послужит нам отрицательным электродом, или анодом. Медную проволоку назначим положительным электродом, или катодом.

В кислой среде на поверхности анода протекает реакция окисления, в процессе которой выделяются свободные электроны. С каждого атома цинка уходит два электрона. Медь — сильный окислитель, и она может притягивать электроны, освобожденные цинком. Если замкнуть электрическую цепь (подключить к импровизированной батарейке лампочку или мультиметр), электроны потекут от анода к катоду через нее, то есть в цепи возникнет электричество.

Картофель — от природы прекрасный корпус и электролит для гальванического элемента. Картошка стабильно давала нам напряжение более 0,5 В с одного элемента, тогда как лимон демонстрировал результат в районе 0,4 В. Чемпион по вольтажу — уксус: 0,8 В с ячейки. Чтобы получить большее напряжение, соединяйте элементы последовательно. Для питания более мощных потребителей (вентилятор) — параллельно.

На поверхности катода, то есть отрицательно заряженного электрода, идет реакция восстановления: катионы (положительно заряженные ионы) водорода, содержащиеся в кислоте, получают недостающие электроны и превращаются в водород, выходящий наружу в виде пузырьков. Около катода возникает концентрация анионов (отрицательно заряженных ионов) кислоты, а около анода — катионов цинка. Чтобы сбалансировать заряды в электролите, необходимо обеспечить ионный обмен между электродами внутри батарейки.

Повышенная кислотность почвы — проблема для агрономов, но радость для электротехников. Содержание ионов водорода и алюминия в земле позволяет буквально воткнуть в горшок две палки (как обычно, цинковую и медную) и получить электричество. Наш результат — 0,2 В. Для улучшения результата почву стоит полить.

Важно понимать: электричество вырабатывается не из лимона или картошки. Это вовсе не та энергия химических связей в органических молекулах, которая усваивается нашим организмом в результате потребления пищи. Электроэнергия возникает благодаря химическим реакциям с участием цинка, меди и кислоты, и в нашей батарейке именно гвоздь служит расходным материалом.

Бывает, что оказываешься в сложной жизненной ситуации, когда срочно нужен источник энергии. К примеру, нужно зарядить мобильный телефон, включить радио и так далее. Элементарные знания физики и химии позволят найти выход из подобных ситуаций. Для многих будет интересно узнать, что "запитать" радио или зарядить мобилку можно от яблока или лимона.

Для этих целей понадобится:
- стальной контакт (гвоздь, скрепка, кусочек стальной проволоки, стальная монета и так далее...);
- медный контакт (медная монета, кусочек медного провода, любая медная пластинка и т.п.);
- лимон, а если будет использоваться яблоко, нужно выбирать как можно более кислое;
- два проводка для подключения к "батарейке".

Порядок действий:

Этап 1. Ищем подходящий "источник энергии"
Проще всего, находясь на даче, селе или просто заблудившись в лесу, найти яблоко. Наилучшим вариантом будет кислое яблоко, так как кислота является ключевым компонентом в работе "батарейки". Если же есть лимон, то это самый подходящий вариант. Также можно использовать апельсины, киви и прочие подобные фрукты.

Этап 2. Устанавливаем контакты
В лимон или яблоко нужно вставить контакты, предварительно их нужно хорошенько зачистить с помощью наждачной бумаги, напильника, ну или же потереть о камень. Контакты вставляются на расстояние 2-3 сантиметра друг от друга. Чем шире и длиннее будут вставленные электроды, тем больше напряжения будет вырабатывать батарейка. Если в качестве контактов выступают монеты, то их нужно вставлять параллельно.

Этап 3. Подключаем батарейку
Теперь остается присоединить два проводка к установленным контактам. Их можно просто аккуратно воткнуть в лимон или яблоко вместе с контактами. Вот и все, батарейка готова к использованию. На медном электроде будет плюс, а на стальном минус. Напряжение будет зависеть от площади электродов и кислотности яблока или лимона.

Одна такая батарейка способна выдавать порядка 0.5-0.8 Вольт. Для того чтобы заработал простой приемник или зарядился мобильный, требуется напряжение как минимум 3-5 Вольт. Чтобы получить такую мощность, нужно сделать несколько таких "батареек" и соединить их последовательно. В нашем случае для получения 3 Вольт понадобится порядка 5-6 таких "батареек".

Этап 4. Заряжаем лимоны
Интересен тот факт, что созданные таким образом «батарейки» вполне можно заряжать. Для этих целей можно воспользоваться зарядным устройством от мобильного телефона. Автор для этих целей решил использовать батарейку типа "Крона".

Красный плюсовой провод подключается к медному электроду, а черный минусовой к стальному. После зарядки на контактах "лимона" появится напряжение уже в 1-1.3 Вольта.

МБОУ « Средняя общеобразовательная школа №6 г. Юрги»

Секция: Мир моих интересов.

Фруктовая батарейка.

МБОУ СОШ № 6,ученик 4 класса

Руководитель: Белоносова Т. В.

Юрга

2015

l . Введение.

ll . Основная часть.

Как работает батарейка.

Практическое использование батарее к.

lll . Заключение.

lV . Список литературы.

V . Приложение.

l . Введение.

М
оя работа появилась благодаря увлечению книгами и желанием мастерить поделки. Впервые о нетрадиционном использовании фруктов я прочитал в книге Николая Носова. По замыслу писателя, Коротышки Винтик и Шпунтик, жившие в Цветочном городе, создали автомобиль, работающий на газировке с сиропом.

И тогда я подумал, а вдруг фрукты тоже хранят какие-нибудь секреты.

Мне захотелось узнать как можно больше о необычных свойствах фруктов. Ученые утверждают, что если у вас дома отключат электричество, вы сможете некоторое время освещать свой дом при помощи лимонов.

Цель моего исследования:

Получение электрического тока из фруктов.

Задачи вы видите на слайде.

1. Ознакомиться с принципом работы батарейки.

2. Создать фруктовые батарейки.

3. Экспериментально определить напряжение таких батареек.

4. Постараться зажечь лампочку с помощью фруктовой батарейки.

Предмет исследования: получение электрического тока.

Объект исследования : фруктовые батарейки.

Г
ипотеза:

Являются ли фрукты источником электрического тока? Можно ли сделать батарейку из фруктов?

ll . Основная часть.

Как работает батарейка.

Для начала разберёмся, что такое электрический ток. Электрический ток - это движение электрически заряженных частиц. Я решил узнать, как устроена обычная батарейка. Батарейку сам я не разбирал, воспользовался энциклопедией. Любая батарейка или аккумулятор – это две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключена к выводу «+», другая – к выводу «-».

Батарейка – это удобное хранилище электричества, которое может быть использовано для обеспечения энергией переносных устройств. Некоторые батарейки предназначены для одноразового использования, другие можно перезаряжать. Батарейки бывают разнообразной формы и размеров. Некоторые – маленькие, как таблетка. Некоторые – величиной с холодильник. Но все они работают по одному принципу. В них создается электрический заряд в результате реакции между двумя химическими веществами, в ходе которой электроны передаются от одного из них другому.

В качестве электродов цинк (оцинкованная пластинка) и медь (медная проволочка), а электролит – раствор солей и кислот. Два металла погружённые в раствор вступают в химическую реакцию и вырабатывается электрический ток.

Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани (на самом деле целью опытов Гальвани был не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия). Явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки.

Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого – Алессандро Вольта. 200 лет назад он сформулировал главную идею изобретения.

Изобретенная 200 лет назад самая первая батарейка работала именно на основе фруктового сока.

Алессандро Вольта в 1800 году сделал открытие, собрав нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком.

Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает разность потенциала. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.

В Интернете я увидел фотографию, на которой запечатлено устройство, которое можно собрать своими руками. Это электронные часы, использующие вместо батарейки фрукты.

Я провёл анкетирование среди учащихся моего класса, с целью выяснения, что они знают про батарейки о существовании фруктовой батарейки.

Что содержится в батарейке?

По результатам анкеты я могу сделать вывод, что: ребята знают,что содержится внутри батарейки и как она работает. И про фруктовую батарейку ребята слышали. (рис. 1)

Фруктовый сок по своему составу представляет собой слабую кислоту, поэтому если вставить во фрукт 2 электрода: один медный - другой цинковый, то между электродами потечет слабый ток, достаточный для питания часов. Но я не привык верить на слово, поэтому решил проверить лично – правда это или нет.

Эксперимент по созданию батареек.

Для создания фруктовых батареек мне понадобились:

Материалы:

Оцинкованная пластинка

Мультиметр – прибор для измерения силы тока и напряжения.

4.Фрукты.

Приступаю к измерению тока во фруктах.

Мною, с помощью папы, были сделаны гальванические элементы из груши, яблока и лимона. В каждом элементе были сделаны замеры прибором мультиметром. (рис.2)

Нас удивило, что лимон, груши и яблоки дают электричество! Результаты измерений напряжения я занес в таблицу. (рис.3)

Я узнал, что обычная пальчиковая батарейка даёт 1,5 Вольта.

Итак, гипотеза нашла своё подтверждение: разные фрукты дают разный по силе ток.

V . Приложение.

Рисунок 1 .

Анкета.

Что содержится в батарейке?

На этот вопрос все ребята ответили - да.

Существуют ли фруктовые батарейки?