Έργα πολικότητας με χρήση πατάτας

Τα έργα πολικότητας που περιλαμβάνουν πατάτες επιτρέπουν στους μαθητές να πειραματιστούν με ηλεκτρόλυση ή μετάδοση ηλεκτρικού φορτίου μέσω της διεξαγωγής υγρών για να προκαλέσουν χημικές αλλαγές. Αυτά τα αγώγιμα υγρά είναι γνωστά ως ηλεκτρολύτες. Οι μαθητές μπορούν επίσης να διεξάγουν απλές δοκιμές σχετικά με την πολικότητα ή πώς τα ηλεκτρόνια ρέουν από αρνητικό σε θετικό πόλο, χρησιμοποιώντας καλώδια χαλκού, μπαταρίες και πατάτες. Μπορούν να προχωρήσουν στη δημιουργία μπαταριών πατάτας που τροφοδοτούν ηλεκτρικές συσκευές.

Συγκεντρώστε δύο, καλώδια χαλκού με μόνωση από πλαστικό 6 ιντσών, μπαταρία D-cell, πατάτα, ταινία, μαχαίρι και ψαλίδι. Χρησιμοποιήστε το ψαλίδι για να αφαιρέσετε περίπου 1 1/2 ίντσες μόνωσης από τα άκρα του σύρματος. Τοποθετήστε την μπαταρία στο πλάι της. Κολλήστε ένα καλώδιο στη θετική πλευρά της μπαταρίας και το δεύτερο καλώδιο στην αρνητική πλευρά της μπαταρίας, η οποία είναι επίπεδη. Κόβουμε την πατάτα στη μέση. Εισαγάγετε τα απογυμνωμένα άκρα των χαλκού σύρματα στη σάρκα της πατάτας σε βάθος τουλάχιστον τριών ιντσών. Παρατηρήστε πώς τα ηλεκτρόνια που ρέουν έξω από την αρνητική πλευρά της μπαταρίας και μέσω του καλωδίου στην πατάτα μετατρέπουν την πατάτα πράσινη. Προσέξτε για φυσαλίδες που σχηματίζονται στην πατάτα δίπλα στο άκρο του σύρματος που συνδέεται με τη θετική πλευρά της μπαταρίας. Σκεφτείτε πώς λειτουργεί η πατάτα ως ηλεκτρολύτης, ο οποίος μεταδίδει ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ θετικών και αρνητικών πολικότητας.

Συγκεντρώστε μια πατάτα, ένα βολτόμετρο, γυαλόχαρτο, ένα μεγάλο γαλβανισμένο καρφί και ένα κομμάτι χάλκινο σύρμα δύο ιντσών, 12 ή 14 gauge. Ξύστε το σύρμα και το καρφί με το γυαλόχαρτο μέχρι να λάμψουν. Εισάγετε το καρφί και το σύρμα περίπου μια ίντσα στην πατάτα, τοποθετώντας τα μια ίντσα μακριά. Ρυθμίστε το βολτόμετρο στην χαμηλότερη τάση DC. Τοποθετήστε το κόκκινο καλώδιο στην υποδοχή θετικής τάσης και το μαύρο καλώδιο στην αρνητική υποδοχή. Με το βολτόμετρο ενεργοποιημένο, χρησιμοποιήστε το κόκκινο καλώδιο για να αγγίξετε το χαλκό σύρμα και το μαύρο καλώδιο για να αγγίξετε το καρφί. Καταγράψτε την ποσότητα της τάσης που παρήγαγε η πατάτα από την ένδειξη του βολτόμετρου.

Συγκεντρώστε δύο κομμάτια από βαρύ χαλκό σύρμα, δύο γαλβανισμένα καρφιά, δύο πατάτες, τρία αλλιγάτορα κλιπ που συνδέονται μεταξύ τους με σύρμα και ένα ρολόι χαμηλής τάσης. Αφαιρέστε την μπαταρία από το ρολόι, σημειώνοντας τις θέσεις των θετικών και αρνητικών άκρων της μπαταρίας στο διαμέρισμα. Επισημάνετε τις πατάτες ως "A" και "B." Τοποθετήστε ένα νύχι και σύρμα χαλκού σε κάθε πατάτα, τοποθετώντας τα όσο το δυνατόν πιο μακριά. Συνδέστε το χαλκό σύρμα στην πατάτα Α στον θετικό ακροδέκτη στο χώρο της μπαταρίας του ρολογιού με ένα κλιπ αλιγάτορα. Συνδέστε το καρφί στην πατάτα Β στον αρνητικό ακροδέκτη του διαμερίσματος με ένα κλιπ αλιγάτορα. Συνδέστε το καρφί στην πατάτα Α με το σύρμα της πατάτας Β με το τρίτο κλιπ αλιγάτορα. Παρατηρήστε ότι το ρολόι είναι ενεργοποιημένο και ρυθμίστε την ώρα. Σκεφτείτε πώς η χημική ενέργεια της πατάτας μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια ως ιόντα ψευδαργύρου από το καρφί αντιδρά με ιόντα χαλκού από το σύρμα, με αποτέλεσμα ροή ηλεκτρονίων μέσω του χαλκού σύρματος και στο ρολόι.

Χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο που μετρά την τάση, το ρεύμα και την αντίσταση του κυκλώματος που παράγεται από την πατάτα μπαταρία στο παραπάνω πείραμα για να εκτιμηθεί πόσες πατάτες θα απαιτούσαν διαφορετική ισχύ αντικείμενα. Εάν μια πατάτα παράγει 0,8 βολτ, πόσες πατάτες θα χρειαστεί να προσθέσετε στη σειρά για να ανάψετε έναν λαμπτήρα 1,5 volt; Πόσες πατάτες απαιτούνται για να ενεργοποιήσετε ένα ψηφιακό ρολόι 5 volt; Πειραματιστείτε με τη διαφορά μεταξύ ρεύματος και τάσης και του μεγέθους και του αριθμού των πατατών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή της μπαταρίας. Σημειώστε πώς το μέγεθος του ρεύματος εξαρτάται από το μέγεθος της μεμονωμένης πατάτας, ενώ η ποσότητα της τάσης σχετίζεται με τον αριθμό των πατατών που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία της σειράς.