Μπαταρία πατάτας: Κατανόηση της χημικής και ηλεκτρικής ενέργειας: 13 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γνωρίζατε ότι μπορείτε να τροφοδοτήσετε έναν λαμπτήρα μόνο με μια πατάτα ή δύο; Η χημική ενέργεια μεταξύ των δύο μετάλλων μετατρέπεται σε ηλεκτρική και δημιουργεί ένα κύκλωμα με τη βοήθεια της πατάτας! Αυτό δημιουργεί ένα μικρό ηλεκτρικό φορτίο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανάψει ένα φως.

Αυτό το σεμινάριο είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα για το πώς η ενέργεια έρχεται σε πολλές μορφές και πώς τα προϊόντα χρησιμοποιούν αυτήν την ενέργεια για να λειτουργήσουν. Η μπαταρία πατάτας μετατρέπει την ενέργεια από χημική σε ηλεκτρική για να επιτρέψει τη λειτουργία του λαμπτήρα (σημεία αναφοράς C και D).

Ακολουθήστε τους Faith Davis, Cheyenne Balzer και Spencer White μέσω αυτού του σεμιναρίου για να φτιάξετε μια μπαταρία από μια πατάτα και ελπίζουμε να μάθετε κάτι για τη χρήση της ενέργειας και τις τεχνολογίες που τη χρησιμοποιούν!

Βήμα 1: Συγκέντρωση υλικών

• 2 πατάτες (μπορούν να γίνουν με περισσότερα αν θέλετε περισσότερη δύναμη)
• 2 δεκάρα
• 2 καρφιά/βίδες με επίστρωση ψευδαργύρου (οι περισσότερες βίδες είναι ήδη επιχρυσωμένες)
• 3 κομμάτια σύρμα χαλκού
• μια μικρή λάμπα LED ή ένα βολτόμετρο

Βήμα 2: Καλωδίωση χαλκού Strip για να ταιριάζει η Penny

Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι αφαιρείτε αρκετά καλώδια για να τυλίξετε με ασφάλεια γύρω από το φλουρί.

Βήμα 3: Κόψτε μια σχισμή σε κάθε πατάτα

Κάθε σχισμή πρέπει να μπορεί να χωρέσει μια δεκάρα, αλλά δεν χρειάζεται να είναι ακριβής γιατί μπορεί πάντα να προσαρμοστεί αργότερα!

Βήμα 4: Τυλίξτε την πένυ με σύρμα και βάλτε την στην πατάτα

Η δεκάρα που είναι τυλιγμένη με σύρμα πρέπει να ταιριάζει άνετα στη σχισμή που κάνατε νωρίτερα. Αυτό μπορεί να χρειαστεί κάποια προσαρμογή και λίγη δύναμη για να πάρει τη δεκάρα σωστά.

Βήμα 5: Κόψτε το άλλο άκρο του χάλκινου σύρματος

Από την πλευρά που δεν είναι δεμένη η δεκάρα, κόψτε το σύρμα στο μήκος που θέλετε μεταξύ της άλλης πατάτας συν μια ίντσα ή δύο.

Βήμα 6: Τοποθετήστε τη βίδα με ψευδάργυρο στην πατάτα

Θέλετε να αφήσετε αρκετή βίδα έξω για να τυλίξει το άλλο άκρο του χάλκινου σύρματος, αλλά εξακολουθείτε να έχετε τη βίδα σφιχτή στην πατάτα. Βεβαιωθείτε ότι η βίδα δεν περνάει όλη την πατάτα σας! Αυτό το βήμα θα πάρει κάποια δύναμη και είναι ευκολότερο αν το στρίψετε αντί να προσπαθήσετε να μπλοκάρετε τη βίδα εκεί.

Βήμα 7: Τυλίξτε το άλλο άκρο του χάλκινου σύρματος γύρω από τη βίδα

Συνδέστε τις δύο πατάτες μαζί με το σύρμα που πηγαίνει από τη δεκάρα στη βίδα.

Βήμα 8: Επαναλάβετε τα Βήματα 2 - 4

Κόψτε μια νέα σχισμή για μια δεκάρα στη δεύτερη πατάτα που έχει ήδη βίδα και τοποθετήστε τη νέα δεμένη πένα με σύρμα σε αυτήν την πατάτα.

Συμβουλή: κόβουμε όλα τα καλώδια μας για να έχουν περίπου το ίδιο μήκος για να διευκολύνουν τα πράγματα αργότερα.

Βήμα 9: Επαναλάβετε τα Βήματα 6 - 7

Τοποθετήστε μια βίδα στην πατάτα που έχει μόνο μια δεκάρα και συνδέστε ένα νέο σύρμα στη βίδα.

Βήμα 10: Ελέγξτε τις συνδέσεις

Τελικά, έτσι πρέπει να μοιάζουν οι συνδέσεις. Κοιτάξτε προσεκτικά τις πλευρές των πατατών. Κάθε πατάτα στη μπαταρία πρέπει να έχει μία πλευρά ψευδαργύρου (βίδα) και μία πλευρά χαλκού (δεκάρα) με συνδεδεμένα καλώδια.

Αφήστε έξω δύο καλώδια, ένα που πηγαίνει σε μια δεκάρα και ένα σε μια βίδα. Αυτά τα καλώδια θα συνδεθούν με τον λαμπτήρα ή το βολτόμετρο.

Συμβουλή: αν θέλετε να προσθέσετε περισσότερες πατάτες για περισσότερη ισχύ, φροντίστε να ακολουθήσετε αυτό το μοτίβο! Κάθε πατάτα πρέπει να έχει μία βίδα και ένα φλουρί!

Βήμα 11: Δοκιμάστε την μπαταρία σας

βάλτε το εκτεθειμένο καλώδιο στο κάτω μέρος του λαμπτήρα ή στις προεξοχές του βολτόμετρου για να δείτε την μπαταρία σας σε δράση!

Συμβουλή: Μόνο για δύο πατάτες, διαπιστώσαμε ότι δεν παρήγαγε αρκετή ισχύ για μια λάμπα. Καταλήξαμε να προσθέσουμε περισσότερες πατάτες αφού το ανακαλύψαμε.

Βήμα 12: Σκεφτείτε και μάθετε

Πως δουλεύει:

Μια μπαταρία πατάτας είναι ένας τύπος μπαταρίας που είναι γνωστός ως ηλεκτροχημική κυψέλη. Οι χημικές ουσίες ψευδάργυρος και χαλκός (στη βίδα και το φλουρί/σύρμα) αντιδρούν μεταξύ τους, γεγονός που παράγει χημική ενέργεια. Αυτή η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική με μια αυθόρμητη μεταφορά ηλεκτρονίων.

Η πατάτα λειτουργεί ως ρυθμιστικό διάλυμα και ηλεκτρολύτης για τα δύο μέταλλα. Αυτό σημαίνει ότι διαχωρίζει τον ψευδάργυρο και τον χαλκό, αναγκάζοντας τα ηλεκτρόνια να προσπαθούν να περάσουν από το ένα μέταλλο στο άλλο να ταξιδέψουν μέσω της πατάτας και να σχηματίσουν ένα κύκλωμα. Τα ηλεκτρόνια είναι σε θέση να ρέουν μέσω της πατάτας επειδή λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης. Τα δύο μέταλλα θα εξακολουθούσαν να αντιδρούν αν αγγίζουν το ένα το άλλο χωρίς την πατάτα, αλλά χωρίς το φράγμα και τον ηλεκτρολύτη, η ενέργεια που απελευθερώνεται από την αντίδραση δεν θα σχηματίσει ένα κύκλωμα, αυτό είναι που παίρνει την ισχύ στον λαμπτήρα.

Όταν τα δύο καλώδια συνδέονται με τη λάμπα ολοκληρώνει αυτό το κύκλωμα, ανάβοντας το φως!

Βήμα 13: Η διαδικασία μάθησής μας

Προβλήματα που λύσαμε: Δεδομένου ότι διαπιστώσαμε ότι δύο μπαταρίες δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν τον λαμπτήρα μας, απογοητευτήκαμε από την προοπτική να δείξουμε μόνο την ενέργεια της πατάτας μέσω του βολτόμετρου. Για να το λύσουμε αυτό, αποφασίσαμε να προσθέσουμε περισσότερες πατάτες. Όταν αυτό δεν λειτούργησε, βρήκαμε έναν λαμπτήρα LED αντί του κανονικού, πυρακτωμένου που αρχικά χρησιμοποιούσαμε. Τέλος, το φως άναψε με τέσσερις πατάτες και έναν αποτελεσματικό λαμπτήρα LED, γι 'αυτό προσθέσαμε την επιλογή να τοποθετήσουμε περισσότερες πατάτες στις οδηγίες και γιατί τα υλικά μας λένε να χρησιμοποιούμε έναν λαμπτήρα LED, παρόλο που η εικόνα μας περιλαμβάνει το λαμπτήρα πυρακτώσεως.

Άλλες ιδέες: Παίξαμε με μερικές ιδέες πριν αποφασίσουμε να φτιάξουμε έναν λαμπτήρα με πατάτα και εξηγήσαμε πώς και γιατί λειτούργησε. Σκεφτήκαμε να φτιάξουμε μια μικρή ανεμογεννήτρια ή υδροστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και μιλήσαμε συγκεκριμένα για το σημείο αναφοράς Μ ή Ι, αλλά αποφασίσαμε να μην το κάνουμε κυρίως επειδή ο Spencer είχε κάποιες προηγούμενες γνώσεις για το πώς να λειτουργήσει η μπαταρία πατάτας. Επιπλέον, θέλαμε να προσπαθήσουμε να χρησιμοποιήσουμε την πατάτα για να φορτίσουμε τα τηλέφωνά μας, αλλά διαπιστώσαμε ότι θα χρειαστούν πάρα πολλές πατάτες από αυτές που μπορούσαμε να αντέξουμε. Στο τέλος, ήμασταν όλοι ευχαριστημένοι με την εξήγηση της ενέργειας σε σχέση με τα σημεία αναφοράς C και D μέσω του παραδείγματος μιας μπαταρίας πατάτας.