Projekty polaryzacji, które dotyczą ziemniaków, umożliwiają uczniom eksperymentowanie z elektrolizą lub przekazywaniem ładunku elektrycznego przez przewodzenie cieczy w celu wywołania zmian chemicznych. Te przewodzące ciecze są znane jako elektrolity. Uczniowie mogą również przeprowadzić proste testy polaryzacji, czyli tego, jak elektrony przepływają z bieguna ujemnego do dodatniego, używając przewodów miedzianych, baterii i ziemniaków. Mogą przejść do tworzenia baterii ziemniaczanych, które zasilają urządzenia elektryczne.
Najłatwiejszy: Testuj polaryzację
Zbierz dwa 6-calowe druty miedziane izolowane plastikiem, baterię D-cell, ziemniak, taśmę, nóż i parę nożyczek. Użyj nożyczek, aby zdjąć około 1 1/2 cala izolacji z końców przewodów. Połóż baterię na boku. Przyklej jeden przewód do dodatniej strony akumulatora, a drugi do ujemnej strony akumulatora, która jest płaska. Pokrój ziemniaka na pół. Włóż obnażone końce drutów miedzianych do miąższu ziemniaka na głębokości co najmniej trzech cali. Obserwuj, jak elektrony, które wypływają z ujemnej strony akumulatora i przez drut do ziemniaka, zmieniają ziemniak na zielony. Uważaj na bąbelki, które tworzą się w ziemniaku obok końca drutu przymocowanego do dodatniej strony akumulatora. Zastanów się, jak ziemniak działa jak elektrolit, który przewodzi prąd elektryczny między biegunowością dodatnią i ujemną.
Łatwe: zmierz napięcie
Zbierz ziemniaka, woltomierz, papier ścierny, duży ocynkowany gwóźdź i dwucalowy, 12- lub 14-calowy kawałek drutu miedzianego. Zeskrob drut i gwóźdź papierem ściernym, aż będą świecić. Włóż gwóźdź i drut około cala do ziemniaka, umieszczając je w odległości cala. Ustaw woltomierz na najniższe napięcie DC. Włóż czerwony przewód do dodatniego gniazda napięcia, a czarny przewód do ujemnego gniazda. Przy włączonym woltomierzu użyj czerwonego przewodu, aby dotknąć miedzianego przewodu, a czarnego przewodu, aby dotknąć gwoździa. Zapisz ilość napięcia, które wytworzył ziemniak na podstawie odczytu woltomierza.
Umiarkowany: Zrób baterię
Zbierz dwa kawałki grubego drutu miedzianego, dwa ocynkowane gwoździe, dwa ziemniaki, trzy zaciski krokodylkowe połączone ze sobą drutem i zegar LED niskiego napięcia. Wyjmij baterię z zegara, zwracając uwagę na położenie dodatniego i ujemnego bieguna baterii w komorze. Oznacz ziemniaki jako „A” i „B”. Włóż gwóźdź i drut miedziany do każdego ziemniaka, umieszczając je jak najdalej od siebie. Podłącz miedziany drut w ziemniaku A do dodatniego zacisku w komorze baterii zegara za pomocą zacisku krokodylkowego. Połącz gwóźdź w ziemniaku B z zaciskiem ujemnym komory za pomocą zacisku krokodylkowego. Połącz gwóźdź w ziemniaku A z drutem w ziemniaku B za pomocą trzeciego zacisku krokodylkowego. Obserwuj włączony zegar i ustaw czas. Zastanów się, jak energia chemiczna ziemniaka jest przekształcana w energię elektryczną w postaci jonów cynku z paznokcia reagują z jonami miedzi z drutu, powodując przepływ elektronów przez drut miedziany do zegar.
Wyzwanie: Oblicz napięcie do zasilania różnych obiektów
Użyj multimetru, który mierzy napięcie, prąd i rezystancję obwodu wytwarzanego przez ziemniaka baterii w powyższym eksperymencie, aby oszacować, ile ziemniaków byłoby potrzebnych do zasilania różnych przedmioty. Jeśli jeden ziemniak wytwarza napięcie 0,8 V, ile ziemniaków trzeba dodać do serii, aby zapalić żarówkę o napięciu 1,5 V? Ile ziemniaków potrzeba do włączenia 5-woltowego zegara cyfrowego? Poeksperymentuj z różnicą między prądem i napięciem oraz wielkością i liczbą ziemniaków użytych do wytworzenia baterii. Zwróć uwagę, że wielkość prądu zależy od wielkości pojedynczego ziemniaka, podczas gdy wielkość napięcia odnosi się do liczby ziemniaków użytych do stworzenia serii.