Elettricità e luce da un limone: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Poco più di 200 anni fa il fisico italiano Alessandro Volta inventò la prima vera batteria. In questo esperimento di scienze in classe possiamo ricreare una batteria molto simile inventata da Volta usando nient'altro che un limone e due pezzi di metallo. È abbastanza potente da illuminare un LED, stiamo davvero creando luce da un limone!

A proposito… La batteria di Volta usava rame, zinco e un panno imbevuto di acqua salata. Nel nostro esperimento useremo rame, magnesio e un limone ma la teoria è la stessa, stiamo usando una reazione chimica per produrre elettricità.

Il progetto è rivolto a studenti di età compresa tra i 10-15 (classi USA 5-9). Gli studenti più grandi dovrebbero essere in grado di completare il progetto da soli e capire perché il circuito non funziona (ad esempio la connessione tra i limoni non è buona, ecc.).

Il progetto è perfetto per le lezioni di Fisica o Scienze Generali, ma potrebbe essere esteso anche a un corso di informatica. Indurrà i tuoi studenti a pensare da dove traggono energia i loro telefoni cellulari. La classe mostra che una batteria utilizza una reazione chimica per creare corrente elettrica.

Forniture

• Mezzo limone tagliato in 3 spicchi (cioè 3 x 1/6 di limone)
• Del filo di rame (circa 12" (20 cm) in totale) - questo è il filo utilizzato nelle prese elettriche di casa. Se conosci un elettricista, sicuramente avrà molti ritagli che puoi usare. Altrimenti è disponibile in ogni negozio di ferramenta.
• Del nastro di magnesio (circa 3" (10 cm) in totale) - questo è disponibile online per circa $ 3 per un metro (1 m). Se non riesci a ottenerlo, anche i chiodi "galvanizzati" funzioneranno (ma non altrettanto buoni), questi sono chiodi ricoperti di zinco, i negozi di ferramenta li avranno, sembrano grigi e spenti alla vista (cioè non lucidi).
• Un LED (normale LED 3v), evita il blu poiché a volte aveva bisogno di più energia per accenderli.

Passaggio 1: preparare i materiali e creare le celle

Prendete 1/2 limone e tagliatelo in 3 spicchi come mostrato in foto

Quindi taglia 2 pezzi di filo di rame lunghi circa 1 ". Assicurati che non ci siano schermature in gomma attorno al cavo, dovrebbe essere di colore "rame":-)

Infine 3 pezzi di nastro di magnesio lungo circa 2,5 cm (è semplice da tagliare con le forbici)

Creeremo 3 piccole batterie (o "celle"). Ogni batteria è composta da un segmento di limone, un terminale in rame e un terminale in magnesio.

Perché abbiamo bisogno di 3 batterie chiedi? Bene, ogni batteria produrrà circa 1 volt di elettricità, ma un LED ha bisogno di circa 3 volt di elettricità per funzionare. Quindi se colleghiamo 3 batterie di fila avremo 3 volt, dovrebbe essere perfetto per accendere il LED.

Passaggio 2: collegare le 3 batterie in fila

Quindi abbiamo le 3 batterie, ora dobbiamo collegarle in fila.

Ciò che è importante in questa fase è che il terminale in rame di una batteria si colleghi al terminale in magnesio della batteria successiva. Il modo più semplice per farlo è piegare il filo di rame in modo che si schiaccia sul magnesio per creare una connessione stretta.

Se colleghi accidentalmente il rame al rame o il magnesio al magnesio di ciascuna batteria, le batterie sostanzialmente si cancelleranno a vicenda, è come mettere una delle batterie nel telecomando della TV nel modo sbagliato, il telecomando non funzionerà.

Quindi ora abbiamo le 3 batterie di fila.

Passaggio 3: collega il LED e lascia che ci sia luce

Infine possiamo collegare il LED al terminale molto sinistro della batteria sinistra e al terminale molto destro della batteria destra in modo da realizzare il circuito elettrico.

Ma aspetta - il LED è molto particolare su come è collegato. Vedrai che una delle gambe del LED è più lunga dell'altra, questo è chiamato "Anodo", questo deve essere collegato al lato positivo (+) della batteria. La gamba più corta è chiamata "catodo", questa deve essere collegata al lato negativo (-) della batteria.

Ma qual è il polo positivo e quale il polo negativo della batteria al limone?

…..il rame è positivo (+), quindi collega la gamba lunga del LED al filo di rame e collega la gamba corta del LED al terminale in magnesio.

E presto il LED dovrebbe accendersi. Se dai una spremuta ai segmenti di limone, potresti vedere il LED brillare più luminoso poiché verrà rilasciato più succo per una migliore connessione ai terminali.

Quindi qual è la scienza dietro questa magia?

Ebbene è in atto una reazione chimica tra i due diversi terminali metallici (chiamati "elettrodi"), il succo di limone aiuta nella reazione (si chiama "elettrolita"). Quando avviene la reazione chimica vengono creati degli "elettroni" extra che fluiscono lungo il circuito nel LED. Il LED converte quindi questi elettroni in Luce.

Guarda cosa succede ai terminali se lasci collegato il LED per qualche ora - Temo che tu non abbia inventato una batteria che durerà per sempre!

Puoi anche provare con solo 2 celle, il LED dovrebbe accendersi ma sarà più fioco. Con una sola cella sicuramente la tensione sarà troppo bassa per accendere il LED, ma vai avanti e prova.

Le batterie stanno diventando sempre più fondamentali per alimentare i nostri dispositivi mobili e auto elettriche, questa classe mostra che la tecnologia delle batterie ha fatto molta strada negli ultimi 200 anni, ma c'è ancora molto spazio per miglioramenti… forse presto il tuo telefono cellulare sarà solo bisogno di ricarica una volta all'anno!

Se non riesci a trovare il nastro di magnesio:

Infine, se non hai magnesio puoi anche provare l'esperimento usando lo zinco proprio come ha fatto Alessandro Volta al posto del magnesio (si possono usare alcuni chiodi zincati (detti "zincati")) ma potrebbe essere necessario utilizzare più di 3 celle poiché lo zinco produrrà solo circa 0,9 volt per cella rispetto a oltre 1 volt con il magnesio.