Bateria ziemniaczana: Zrozumienie energii chemicznej i elektrycznej: 13 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Czy wiesz, że możesz zasilić żarówkę jednym lub dwoma ziemniakami? Energia chemiczna między dwoma metalami jest przekształcana w energię elektryczną i tworzy obwód za pomocą ziemniaka! Tworzy to niewielki ładunek elektryczny, który można wykorzystać do zapalenia światła.

Ten samouczek jest doskonałym przykładem tego, jak energia występuje w wielu formach i jak produkty wykorzystują tę energię, aby działać. Bateria do ziemniaków przekształca energię z chemicznej na elektryczną, aby umożliwić działanie żarówki (wskaźniki C i D).

Śledź Faith Davis, Cheyenne Balzer i Spencer White przez ten samouczek, aby zrobić baterię z ziemniaka i, miejmy nadzieję, dowiedzieć się czegoś o zużyciu energii i technologiach, które z niej korzystają!

Krok 1: Zbierz materiały

• 2 Ziemniaki (można zrobić z większą ilością, jeśli chcesz mieć więcej mocy)
• 2 pensy
• 2 ocynkowane gwoździe/wkręty (większość wkrętów jest już ocynkowana)
• 3 kawałki drutu miedzianego
• mała żarówka LED lub woltomierz

Krok 2: Usuń okablowanie miedziane, aby pasowało do Penny

Musisz upewnić się, że zdejmujesz wystarczająco dużo drutu, aby bezpiecznie owinąć się wokół grosza.

Krok 3: Wytnij nacięcie w każdym ziemniaku

Każda szczelina powinna zmieścić się na pensa, ale nie musi być dokładna, ponieważ zawsze można ją wyregulować później!

Krok 4: Owiń Penny drutem i włóż do ziemniaka

Owinięty drutem grosz powinien pasować ciasno do szczeliny, którą zrobiłeś wcześniej. Może to wymagać pewnej korekty i trochę siły, aby uzyskać odpowiedni grosz.

Krok 5: Odetnij drugi koniec drutu miedzianego

Po stronie, do której nie jest przymocowany grosz, przytnij drut do żądanej długości między drugim ziemniakiem plus cal lub dwa.

Krok 6: Włóż ocynkowaną śrubę do ziemniaka

Chcesz zostawić wystarczająco dużo śruby, aby drugi koniec drutu miedzianego mógł się owinąć, ale nadal mieć śrubę dobrze dopasowaną do ziemniaka. Upewnij się, że śruba nie przebije twojego ziemniaka! Ten krok wymaga pewnej siły i łatwiej jest go wkręcić zamiast próbować wcisnąć tam śrubę.

Krok 7: Owiń drugi koniec drutu miedzianego wokół śruby

Połącz dwa ziemniaki razem z drutem biegnącym od grosza do śruby.

Krok 8: Powtórz kroki 2–4

Wytnij nową szczelinę na pensa w drugim ziemniaku, który ma już śrubę i dopasuj nowy drut owinięty pensem do tego ziemniaka.

Wskazówka: przecinamy wszystkie nasze przewody, aby były mniej więcej tej samej długości, aby później było łatwiej.

Krok 9: Powtórz kroki 6 - 7

Włóż śrubę do ziemniaka, który ma tylko pensa i przymocuj nowy drut do śruby.

Krok 10: Przejrzyj połączenia

W końcu tak powinny wyglądać połączenia. Przyjrzyj się uważnie bokom ziemniaków. Każdy ziemniak w akumulatorze powinien mieć jedną stronę cynkową (śruba) i jedną stronę miedzianą (grosz) z dołączonymi przewodami.

Zostaw dwa przewody, jeden do pensa, a drugi do śruby. Te przewody połączą się z żarówką lub woltomierzem.

Wskazówka: jeśli chcesz dodać więcej ziemniaków, aby uzyskać więcej mocy, postępuj zgodnie z tym schematem! Każdy ziemniak powinien mieć jedną śrubkę i jeden grosz!

Krok 11: Przetestuj swoją baterię

połóż odsłonięty przewód na spodzie żarówki lub na bolcach woltomierza, aby zobaczyć, jak działa bateria!

Wskazówka: w przypadku tylko dwóch ziemniaków stwierdziliśmy, że nie ma wystarczającej mocy na żarówkę. Skończyło się na tym, że po odkryciu tego dodaliśmy więcej ziemniaków.

Krok 12: Zastanów się i ucz

Jak to działa:

Bateria do ziemniaków to rodzaj baterii znanej jako ogniwo elektrochemiczne. Chemikalia cynk i miedź (w śrubie i groszku/drutu) reagują ze sobą, co wytwarza energię chemiczną. Ta energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną poprzez spontaniczne przeniesienie elektronów.

Ziemniak działa jak bufor i elektrolit dla dwóch metali. Oznacza to, że oddziela cynk i miedź, zmuszając elektrony próbujące przedostać się z jednego metalu do drugiego, aby przejść przez ziemniak i utworzyć obwód. Elektrony mogą przepływać przez ziemniak, ponieważ działa on jak elektrolit. Te dwa metale nadal by reagowały, gdyby po prostu zetknęły się ze sobą bez ziemniaka, ale bez bariery i elektrolitu energia uwolniona z reakcji nie utworzyłaby obwodu, który zasila żarówkę.

Kiedy dwa przewody są połączone z żarówką, zamyka ten obwód, włączając światło!

Krok 13: Nasz proces uczenia się

Problemy, które rozwiązaliśmy: Odkąd stwierdziliśmy, że dwie baterie nie mogą zasilać naszej żarówki, byliśmy rozczarowani perspektywą pokazywania przez woltomierz tylko energii ziemniaka. Aby rozwiązać ten problem, postanowiliśmy dodać więcej ziemniaków. Kiedy to nie zadziałało, znaleźliśmy żarówkę LED zamiast zwykłej, żarowej, której początkowo używaliśmy. Wreszcie włączyło się światło z czterema ziemniakami i wydajną żarówką LED, dlatego dodaliśmy opcję dołączenia większej ilości ziemniaków do instrukcji i dlaczego nasze materiały mówią o użyciu żarówki LED, mimo że na naszym zdjęciu widać żarówkę.

Inne pomysły: Pobawiliśmy się kilkoma pomysłami, zanim zdecydowaliśmy się zrobić żarówkę zasilaną ziemniakami i wyjaśniliśmy, jak i dlaczego to działa. Pomyśleliśmy o zbudowaniu małej turbiny wiatrowej lub wodnej do produkcji energii elektrycznej i rozmawialiśmy konkretnie o benchmarku M lub I, ale zdecydowaliśmy się tego nie robić głównie dlatego, że Spencer miał pewną wcześniejszą wiedzę na temat tego, jak sprawić, by bateria do ziemniaków działała. Dodatkowo chcieliśmy spróbować użyć ziemniaka do naładowania naszych telefonów, ale okazało się, że wymagałoby to zbyt wielu ziemniaków, niż mogliśmy sobie pozwolić. W końcu wszyscy byliśmy zadowoleni z wyjaśnienia energii w odniesieniu do benchmarku C i D na przykładzie baterii do ziemniaków.