塩水はバッテリーの電解質として機能し、電気を生成します。 バッテリーには3つの部分があります。電解質と2つの電極で、これらは異なる材料(多くの場合金属)でできています。 1880年頃にアレッサンドロボルタによって製造された最初のバッテリーのいくつかは、電気を生成するために塩水、銀、亜鉛を使用していました。 このタイプのバッテリーは、簡単に組み立てて実験することができます。
電解質と電池
水、食卓塩、または塩化ナトリウム(NaCl)では、正に帯電したナトリウムイオン(Na +)と負に帯電した塩素イオン(Cl-)に溶解します。 化学者は、このようなイオンの溶液を電解質と呼びます。 バッテリーでは、カソードと呼ばれる1つの電極が電子を溶液に放出し、正電荷を残します。 同時に、もう一方の電極であるアノードは電子を集め、負の電荷を与えます。 電解質中のイオンは、このプロセスを容易にするのに役立ちます。 2つの電極間の電荷の不均衡により、電位差または電圧が発生します。 回路の端子を接続すると、アノードに蓄積された電子が回路を通ってカソードに戻り、電流が発生します。
あなた自身のボルタ電池
ボルタは、銀の円盤と亜鉛の円盤の間に塩水に浸した紙を挟んだユニットで「ボルタ電池」を作りました。 彼はこの基本ユニットを積み上げて、かなりの電圧のバッテリーを作成しました。 このような基本単位の用語はセルです。 あなたは家庭用品で非常に簡単に同様のバッテリーを作ることができます。 1982年以降に製造された5セント硬貨、カードストックまたは板紙、塩、水、電気テープ、120グリットのサンドペーパー、および端が剥がされた2本のワイヤーが必要になります。 1983年以降に製造されたペニーは、銅でコーティングされた亜鉛ディスクです。 この事実のおかげで、Voltaのように2種類の金属ディスクは必要ありません。
バッテリーの構築
4つのペニーの片側を平らな亜鉛の表面まで砂で磨きます。 大さじ1杯の塩を1カップの水に溶かします(加熱すると効果的です)。 カードストックから、ペニーとほぼ同じサイズの4つのディスクを切り取り、塩水に浸します。 1セント硬貨の銅面を下にしてテーブルに置き、その上に浸したディスクを置きます。 最後に浸したディスクの上に無傷のペニーを置いて、ペニーと浸したディスクを交互に積み重ねます。 最初のコインと最後のコインに1本のワイヤーを持ち、アセンブリに電気テープを巻き付けて一緒に保持します。 ユニット全体をテープで密封すると、蒸発が抑制され、バッテリーが長持ちします。
バッテリーの使用
1ペニーの亜鉛側、浸したディスク、および別のペニーの銅側で構成される各セルは、約1ボルトを生成します。 4つのセルを使用すると、バッテリーは約4ボルトを生成します。 マルチメータでこれをテストできます。 また、LEDを明るく輝かせるには4ボルトで十分です。 LEDからの短いリード線を、無傷のペニーがあるバッテリーの端に接続します。 これはアノード、つまりバッテリーの負極です。
さらなる実験
電極用の2つの異なる金属のほとんどすべての組み合わせがバッテリーを作ります。 組み合わせが異なれば、電圧も異なります。 2つの異なる金属で挟まれた塩水に浸したカードストックで作られたセルを積み重ねることで、Voltaのようなバッテリーを作ることができます。 アイデアには、ペニーとニッケル、ペニーとアルミニウム(ポップ缶のホイルまたはサンドピース)、ペニーと亜鉛コーティングされたワッシャー、コーティングされていないスチールワッシャーとアルミニウムが含まれます。