Eletricidade e luz de um limão: 3 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Há pouco mais de 200 anos, o físico italiano Alessandro Volta inventou a primeira bateria verdadeira. Neste experimento científico em sala de aula, podemos recriar uma bateria muito semelhante que Volta inventou usando nada mais do que um limão e duas peças de metal. É poderoso o suficiente para acender um LED, estamos realmente criando luz a partir de um limão!

Já agora… a bateria de Volta usava cobre, zinco e um pano embebido em água salgada. Em nosso experimento usaremos cobre, magnésio e limão, mas a teoria é a mesma, estamos usando uma reação química para produzir eletricidade.

O projeto é destinado a alunos com idades entre 10-15 (EUA grau 5-9). Os alunos mais velhos devem ser capazes de concluir o projeto sem ajuda e descobrir por que o circuito não funciona (por exemplo, a conexão entre os limões não é boa, etc.).

O projeto é perfeito para aulas de Física ou Ciências Gerais, mas também pode ser estendido para uma aula de TI. Isso fará com que seus alunos pensem sobre de onde seus telefones celulares obtêm energia. A aula mostra que uma bateria usa uma reação química para criar corrente elétrica.

Suprimentos

• Meio limão cortado em 3 segmentos (ou seja, 3 x 1/6 de limão)
• Algum fio de cobre (cerca de 12 "(20 cm) no total) - este é o fio usado nas tomadas de eletricidade de sua casa. Se você conhece um eletricista, ele tem muitos aparos que você pode usar. Caso contrário, está disponível em todas as lojas de ferragens.
• Alguma fita de magnésio (cerca de 3 "(10 cm) no total) - está disponível online por cerca de US $ 3 por um metro (1 m). Se você não conseguir, pregos" galvanizados "também funcionarão (mas não tão bons). pregos cobertos de zinco, as lojas de ferragens os têm. Eles parecem cinzentos e opacos à vista (ou seja, não são brilhantes).
• Um LED (LED normal de 3v), evite o Azul, pois às vezes eles precisam de mais energia para acendê-los.

Etapa 1: preparar os materiais e fazer as células

Pegue o 1/2 limão e corte em 3 segmentos como mostrado na imagem

Em seguida, corte 2 pedaços de fio de cobre com cerca de 1 "de comprimento. Certifique-se de que não haja proteção de borracha ao redor do cabo, ele deve ser da cor" cobre ":-)

Finalmente, 3 pedaços de fita de magnésio com cerca de 1 de comprimento (é simples de cortar com uma tesoura)

Vamos criar 3 pequenas baterias (ou "células"). Cada bateria consiste em um segmento de limão, um terminal de cobre e um terminal de magnésio.

Por que precisamos de 3 baterias, você pergunta? Bem, cada bateria produzirá cerca de 1 volt de eletricidade, mas um LED precisa de cerca de 3 volts de eletricidade para funcionar. Portanto, se conectarmos 3 baterias seguidas, teremos 3 volts, deve ser perfeito para acender o LED.

Etapa 2: conecte as 3 baterias em uma fileira

Portanto, temos as 3 baterias, agora precisamos conectá-las em uma fileira.

O que é importante neste estágio é que o terminal de cobre de uma bateria se conecte ao terminal de magnésio da próxima bateria. A maneira mais fácil de fazer isso é dobrar o fio de cobre para que ele se prenda ao magnésio para fazer uma conexão firme.

Se você acidentalmente conectar cobre com cobre ou magnésio com magnésio de cada bateria, as baterias basicamente se cancelarão mutuamente, é como colocar uma das baterias no controle remoto da TV ao contrário, o controle remoto não funcionará.

Portanto, agora temos as 3 baterias em uma fileira.

Etapa 3: Conecte o LED e deixe haver luz

Finalmente podemos conectar o LED ao terminal mais à esquerda da bateria esquerda e ao terminal mais à direita da bateria direita para que o circuito elétrico seja feito.

Mas espere - o LED é muito específico em como está conectado. Você verá que uma das pernas do LED é mais longa do que a outra, isso é chamado de "ânodo", ele precisa se conectar ao lado positivo (+) da bateria. A perna mais curta é chamada de "cátodo" e precisa se conectar ao lado negativo (-) da bateria.

Mas qual é o terminal positivo e qual é o terminal negativo na bateria de limão?

….. O cobre é positivo (+), então conecte a perna longa do LED ao fio de cobre e conecte a perna curta do LED ao terminal de magnésio.

E pronto, o LED deve acender. Se você apertar os segmentos de limão, poderá ver o LED brilhar mais forte, pois mais suco será liberado, fazendo uma conexão melhor com os terminais.

Então, qual é a ciência por trás dessa mágica?

Bem, uma reação química está ocorrendo entre os dois terminais de metal diferentes (chamados de "eletrodos"), o suco de limão ajuda na reação (é chamado de "eletrólito"). Quando a reação química ocorre, alguns "elétrons" extras são criados, os quais fluem ao longo do circuito para o LED. O LED então converte esses elétrons em luz.

Veja o que acontece com os terminais se você deixar o LED conectado por algumas horas - Receio que você não tenha inventado uma bateria que vai durar para sempre!

Você também pode tentar com apenas 2 células, o LED deve acender, mas ficará mais escuro. Com apenas uma célula a certeza de que a tensão estará muito baixa para acender o LED, mas vá em frente e tente.

As baterias estão se tornando cada vez mais críticas para fornecer energia aos nossos dispositivos móveis e carros elétricos. Esta aula mostra que a tecnologia da bateria já percorreu um longo caminho nos últimos 200 anos, mas ainda há muito espaço para melhorias … talvez em breve o seu telefone móvel apenas precisa ser carregado uma vez por ano!

Se você não conseguir encontrar a fita de magnésio:

Finalmente, se você não tiver nenhum magnésio, você também pode tentar o experimento usando zinco, assim como Alessandro Volta fez em vez de magnésio (alguns pregos zincados (chamados "galvanizados") podem ser usados), mas você pode precisar usar mais de 3 células uma vez que o zinco produzirá apenas cerca de 0,9 volts por célula em comparação com mais de 1 volt com o magnésio.