Enkle tekniske eksperimenter er veldig nyttige å gjøre med barn, dette er å tilbringe tid sammen, innpasse ferdigheter og forståelse for små designere, det grunnleggende, at brødene, som i den berømte tegneserien, ikke vokser på trær.
Denne gangen bestemte vi oss for å lage den enkleste kjemiske strømkilden, og prøve å bruke den på noe praktisk. Når vi snakker om den praktiske bruken, er det verdt å minne om at for bare noen generasjoner siden ble radioamatører, for å levere batterimottakere og forsterkere, tilbudt å produsere flere typer galvaniske celler eller batterier for uavhengig produksjon. Dette er elementene i Leklanshe og Popov [1] s. 9 ... 18, eller et blypotash eller gassbatteri [1], s. 22 ... 28. Flere relativt høye strømelementer var koblet til et glødebatteri (glødetråd av radiorør), dusinvis av mindre elementer, til et anodebatteri, hvis spenning kunne nå 60-80 volt. Batteriene var "våte" - med flytende elektrolytt og krevde vedlikehold og vedlikehold.
dermed galvanisk celle, noen få ord “hvordan?” og "hvorfor?" Elektrisk strøm oppstår når metaller samvirker. I dette tilfellet oppstår en annen potensiell forskjell (spenning). Tilbake i 1793 etablerte Alessandro Volta, som konstruerte en galvanisk celle (Volta pol), den relative aktiviteten til de da kjente metaller: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. "Styrken" til den galvaniske cellen viste seg å være større, jo lengre fra hverandre metallene i denne raden sto (spenningsserien).
Senere, for å organisere dataene, ble potensialet til "hydrogenelektroden" tatt som en nullreferanse. Etter å ha målt potensialet til metallene sammenkoblet med ham, ble eksperimentelle metaller ordnet på rekke og rad. Den resulterende tabellen ble kalt "Electrochemical Series of Metal Stresses", og i kjemiskapet må den henge ved siden av det periodiske systemet og portrettet av Dmitry Ivanovich.
En rekke metallspenninger er en nyttig kontrast, i vårt tilfelle vil vi, i likhet med Alessandro Volta, vite - jo lenger metallene er skilt fra hverandre, jo større blir spenningen.
I våre eksperimenter, som klassikerne, brukte vi kobber og sink.Når platene er nedsenket i en elektrolytt, mellom den og sinkplaten, oppstår en kjemisk reaksjon, som et resultat av at negative ladninger samler seg på platen og den blir negativt ladet. Som et resultat av reaksjonen som foregår i den galvaniske cellen, oppløses sinkelektroden gradvis.
På en kobberelektrode, under operasjonen av en galvanisk celle, dannes ørsmå hydrogenbobler som isolerer overflaten av kobber fra elektrolytten. Fenomenet kalles, i en galvanisk celle er det skadelig, de sliter med det. For å fjerne det frigjorte hydrogenet føres stoffer som kalles hydrogen inn i elektrolytten. I deres rolle er ofte forbindelser av mangan, kobbersulfat. I enkle eksperimenter kan apotek-kaliumpermanganat brukes.
Hva vi brukte til eksperimentet.
Enheter og materialer.
For montering av galvaniske celler, som kobberelektroder, kan du bruke ledning, ledning, folie. Sink kan utvinnes fra tørre elementer, galvaniserte produkter kan brukes. I stedet for sink, kan du prøve å bruke en elektrode av aluminium eller jern. Natriumklorid for elektrolytt, litt myk monteringstråd. Du trenger definitivt et voltmeter eller multimeter, trådkuttere, saks. Som kar kan ikke-metalliske beholdere av passende størrelse brukes. Glass, mer praktisk enn lette plastkopper - de er tyngre, mer stabile, vanskeligere å slå over. Det er veldig bra hvis det er en lavstrøms lavspenningsbelastning - en enkel radio, en kvartsklokke, etc.
"Høyspenning" batteri av ledning og skruer.
Fascinert av enkelhetens detaljer, og den relativt høye spenningen som ble mottatt, prøvde vi å sette sammen et slikt batteri. Her brukes et “klassisk” par metall - kobber-sink. Tanken er å bruke galvaniserte festemidler som sinkelektrode. Grasiøst. Det er tydelig at et slikt element ikke er designet for langvarig drift - et tynt lag med sink vil raskt oppløses, men dette er ikke viktig for et kortvarig eksperiment. Men galvaniserte skruer eller tannhjul er overalt fulle.
En ledning brukes også som en kobberelektrode - også et allment tilgjengelig materiale, i tillegg - den mest praktiske installasjonen av elementer i et batteri - alle elementer er koblet i serie - pluss ett til minus til det neste. I dette tilfellet summeres spenningen, strømmen forblir den samme.
La oss komme i gang.
Etter å ha valgt ønsket antall galvaniserte festemidler med ønsket lengde, fant vi en passende kobbertråd. Dette er en viklet ledning i lakkisolasjon. Diameteren på ledningen er omtrent 0,5 mm.
Pole rengjør lakkisolasjonen flere ganger med anstrengelse for å trekke ledningen gjennom en dobbeltbrettet slipeskinn av middels størrelse.
Deretter forbereder han et par elektroder - under hodet til en selvskruende skrue, pakker to eller tre ledninger tett og kutter av overflødig.
Batteri montering - et trau ble brukt som beholder for å fryse is. Du kan bruke celler fra eske søtsaker, men de er mer subtile. Etter å ha installert elektrodene på veggene mellom cellene, fyller vi beholderne med elektrolytt. Vi brukte en løsning av bordsalt - en spiseskje med et lysbilde på 0,5 liter varmt vann. For fylling er det veldig praktisk å bruke en medisinsk sprøyte.
Vi fant noen flere skruer til elektrodene og la elementer til batteriet, det er det vi fikk. Spenningen ved en høyimpedansbelastning (inngangsmotstanden til et digitalt voltmeter) er betydelig, men ved all belastning, uansett merkbar, synker den betydelig.
Prøv å gjøre lignende galvanisk celle (batteri) med større elektroder.
Som beholder brukte vi en halvliters krukke (to), plater med et betydelig område vil passe inn i den. Som elektroder tok vi tynn kobberfolie og sink - restene av et glass fra et "tørt" element fra fabrikken, demontert under produksjonen av grafitt for ildfast belegg.
Vi renset restene av tørkede krystallinske salter med en trådbørste og kuttet to plater med omtrent saks med omtrent det samme området. Skjær to matchende striper fra kobberfolie. Også med saks. Vi fikk to par elektroder, som utstyrte elementene våre uten videre å bøye kantene på halsen på boksen.
I en større beholder tilberedte vi en elektrolytt - natriumklorid, oppløst i varmt vann, konsentrasjonen er den samme, og tilberedte elementer helles.
Vi koblet de to elementene i serie ved hjelp av et stykke av monteringsledningen og to krokodilleklemmer. Så fint, batterispenningen er i nærheten av standard "finger", prøv å bruke. Ett element med en spenning på 1,5 V brukes i en elektromekanisk klokke, i tillegg er strømforbruket til klokken veldig lite og batteriet vårt vil kunne overmanne det.
Vi fjernet standardbatteriet fra klokken og koblet til terminalene et stykke av monteringsledningen. Observering av polariteten (kobberplate - "+", sink - "-"), koblet klokken vår til et provisorisk batteri, voila! Klokken fungerer, spenningen "synker" til 1,3 V. Klokken fungerte perfekt i flere timer, til vi alle skrøt (dog en trollmann!) Da ble vi slitne.
Til banen.
Den indre konstitusjonen til ethvert barn er slik at oppmerksomheten rundt ett emne, han er i stand til å fokusere ikke mer enn 15 ... 20 minutter, og alle klasser med barn bør planlegges slik at de passer inn på det tidspunktet, eller bytte mellom forskjellige klasser, ellers blir dere begge plaget.
Som belastning er det bedre å bruke det enten det er bevegelig eller lysende - tallene på voltmeteret imponerer sinnet, men ikke hjertet. I tillegg til klokker og kalkulatorer vil det absolutt føre til beundring, arbeidet fra et hjemmelaget batteri fra en liten radiomottaker (som ekstrautstyr - en hjemmelaget en!).
Ved langvarig bruk skal elektrolytten til cellene beskyttes mot støv og fordampning, og ta vare på depolarisatoren - vel, i det minste tette beholderen med et stykke plastfilm med et elastisk bånd og tilsette kaliumpermanganat til elektrolytten. Dessuten er det bedre å umiddelbart samle det nevnte elementet i Popov.
I tillegg til galvaniserte selvskruende skruer er det mulig å bruke galvanisert stålplate, for store elementer er det mer praktisk - under eksperimentet kan du få en betydelig strøm og kraft uansett (å bevege fingrene i luften).
Liste over brukt litteratur.
1. P. Strelkov. Kjenne og kunne. Pioneer elektrisk ingeniør. Detgiz. 1960 år
2. V.S. Polosin, V. Prokopenko. Workshop om metodikk for undervisning i kjemi. Moskva, "Opplysning", 1989, s. 202,203.