Semplici esperimenti tecnici sono molto utili da fare con i bambini, questo è passare del tempo insieme, instillare abilità e comprensione da parte di piccoli designer, le basi, che i pani, come nel famoso cartone animato, non crescono sugli alberi.
Questa volta, abbiamo deciso di creare la fonte di corrente chimica più semplice e provare ad applicarla per qualsiasi cosa pratica. Parlando dell'applicazione pratica, vale la pena ricordare che solo poche generazioni fa, i radioamatori, per fornire i loro ricevitori e amplificatori radio a batteria, venivano offerti per fabbricare diversi tipi di celle o batterie galvaniche per la produzione indipendente. Questi sono gli elementi di Leklanshe e Popov [1] p. 9 ... 18, o una batteria al piombo-potassa o gas [1], p. 22 ... 28. Diversi elementi a corrente relativamente elevata erano collegati a una batteria a incandescenza (filamento a incandescenza di tubi radio), dozzine di elementi più piccoli, a una batteria ad anodo, la cui tensione poteva raggiungere i 60-80 volt. Le batterie erano "bagnate" - con elettrolita liquido e richiedevano cura e manutenzione.
Così, cella galvanica, poche parole "come?" e "perché?" La corrente elettrica si verifica quando i metalli interagiscono. In questo caso, si verifica una differenza di potenziale diversa (tensione). Nel 1793 Alessandro Volta, costruendo una cella galvanica (polo Volta), stabilì l'attività relativa dei metalli allora noti: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. La "resistenza" della cella galvanica si è rivelata maggiore, maggiore era la distanza tra i metalli di questa fila (la serie di tensioni).
Successivamente, per organizzare i dati, il potenziale dell '"elettrodo di idrogeno" è stato preso come riferimento zero. Dopo aver misurato il potenziale dei metalli accoppiati con lui, i metalli sperimentali sono stati disposti in fila. La tabella risultante era chiamata "Serie elettrochimica di sollecitazioni metalliche" e nel gabinetto di chimica deve essere appesa accanto al sistema periodico e al ritratto di Dmitry Ivanovich.
Numerose sollecitazioni di metallo sono un utile aggeggio, nel nostro caso lo sapremo, come Alessandro Volta: più i metalli sono separati l'uno dall'altro, maggiore sarà la tensione.
Nei nostri esperimenti, come i classici, abbiamo usato rame e zinco.Quando le piastre sono immerse in un elettrolita, tra esso e la piastra di zinco, si verifica una reazione chimica, a seguito della quale si accumulano cariche negative sulla piastra e si carica negativamente. Come risultato della reazione nella cella galvanica, l'elettrodo di zinco si dissolve gradualmente.
Su un elettrodo di rame, durante il funzionamento di una cella galvanica, si formano minuscole bolle di idrogeno che isolano la superficie del rame dall'elettrolita. Il fenomeno si chiama, in una cella galvanica è dannoso, stanno lottando con esso. Per rimuovere l'idrogeno rilasciato, le sostanze chiamate idrogeno vengono introdotte nell'elettrolito. Nel loro ruolo sono spesso composti di manganese, solfato di rame. In semplici esperimenti, è possibile utilizzare il permanganato di potassio in farmacia.
Quello che abbiamo usato per l'esperimento.
Dispositivi e materiali.
Per l'assemblaggio di celle galvaniche, come elettrodi di rame, è possibile utilizzare filo, filo, lamina. Lo zinco può essere estratto da elementi asciutti, possono essere utilizzati prodotti zincati. Invece di zinco, puoi provare a usare un elettrodo di alluminio o ferro. Cloruro di sodio per elettrolita, un po 'di filo di montaggio morbido. Hai sicuramente bisogno di un voltmetro o multimetro, tronchesi, forbici. Come recipienti possono essere utilizzati contenitori non metallici di dimensioni adeguate. Vetro, più comodo dei bicchieri di plastica leggera: sono più pesanti, più stabili, più difficili da rovesciare. È molto buono se c'è un carico a bassa tensione a bassa corrente - una semplice radio, un orologio al quarzo, ecc.
Batteria "alta tensione" di filo e viti.
Affascinati dalla semplicità dei dettagli e dalla tensione relativamente alta ricevuta, abbiamo cercato di assemblare una tale batteria. Qui viene utilizzata una coppia di metalli "classica" - rame-zinco. L'idea è di utilizzare elementi di fissaggio zincati come elettrodo di zinco. Con grazia. È chiaro che un tale elemento non è progettato per un funzionamento a lungo termine: un sottile strato di zinco si dissolverà rapidamente, tuttavia, questo non è importante per un esperimento a breve termine. Ma le viti o gli ingranaggi zincati sono pieni ovunque.
Un filo viene anche usato come elettrodo di rame - anche un materiale ampiamente disponibile, inoltre - l'installazione più conveniente di elementi in una batteria - tutti gli elementi sono collegati in serie - più uno al meno di quello successivo. In questo caso, la tensione viene sommata, la corrente rimane la stessa.
Cominciamo
Dopo aver selezionato il numero richiesto di elementi di fissaggio zincati della lunghezza desiderata, abbiamo trovato un filo di rame adatto. Questo è un filo per avvolgimenti con isolamento in vernice. Il diametro del filo è di circa 0,5 mm.
Palo pulisce più volte l'isolamento della vernice, sforzando di tirare il filo attraverso una pelle di levigatura doppia piegata di medie dimensioni.
Quindi, prepara una coppia di elettrodi: sotto la testa di una vite autofilettante, avvolge strettamente due o tre giri di filo e taglia l'eccesso.
Assemblaggio della batteria: un contenitore è stato utilizzato come contenitore per il congelamento del ghiaccio. Puoi usare le cellule dei dolci in scatola, tuttavia, sono più sottili. Dopo aver installato gli elettrodi sulle pareti tra le celle, riempiamo i contenitori di elettrolita. Abbiamo usato una soluzione di sale da cucina - un cucchiaio con uno scivolo di 0,5 litri di acqua calda. Per il riempimento è molto comodo usare una siringa medica.
Abbiamo trovato alcune viti in più per gli elettrodi e aggiunto elementi alla batteria, ecco cosa abbiamo ottenuto. La tensione con carico ad alta impedenza (resistenza di ingresso di un voltmetro digitale) è considerevole, ma a qualsiasi carico, per quanto evidente, diminuisce in modo significativo.
Prova a fare cella galvanica simile (batteria) con elettrodi più grandi.
Come contenitore, abbiamo usato un barattolo da mezzo litro (due), in cui si adatteranno piatti di una notevole area. Come elettrodi, abbiamo preso una sottile lamina di rame e zinco - i resti di un vetro da un elemento "secco" di fabbrica, smontato durante la produzione di grafite per rivestimento refrattario.
Abbiamo pulito i resti di sali cristallini essiccati con una spazzola metallica e abbiamo tagliato due piastre con circa forbici con approssimativamente la stessa area. Dalla lamina di rame, tagliare due strisce corrispondenti. Anche con le forbici. Avevamo due paia di elettrodi, che equipaggiavano i nostri elementi, senza ulteriori indugi, piegando i loro bordi sul collo della lattina.
In un contenitore più grande, abbiamo preparato un elettrolita - cloruro di sodio, sciolto in acqua calda, la concentrazione è la stessa e gli elementi preparati vengono versati.
Abbiamo collegato i due elementi in serie, utilizzando un pezzo di filo di montaggio e due clip a coccodrillo. Quindi, bene, la tensione della batteria è vicina al "dito" standard, prova ad usare. Un elemento con una tensione di 1,5 V viene utilizzato in un orologio elettromeccanico, inoltre, il consumo di corrente dell'orologio è molto piccolo e la nostra batteria sarà in grado di sopraffarlo.
Abbiamo rimosso la batteria standard dall'orologio e collegato ai terminali un pezzo di filo di montaggio. Osservando la polarità (piastra di rame - "+", zinco - "-"), abbiamo collegato il nostro orologio a una batteria improvvisata, voilà! L'orologio funziona, la tensione "scende" a 1,3 V. L'orologio ha funzionato perfettamente per diverse ore, finché non ci siamo vantati tutti (comunque uno stregone!) Poi ci siamo stancati.
In pista.
La costituzione interna di ogni bambino è tale che l'attenzione su un argomento, è in grado di concentrare non più di 15 ... 20 minuti e tutte le classi con bambini dovrebbero essere pianificate in modo da adattarsi in quel momento, o passare da una classe all'altra, altrimenti entrambi saranno tormentati.
Come carico, è meglio applicarlo sia che si muova o sia luminoso: i numeri sul voltmetro impressionano la mente, ma non il cuore. Oltre agli orologi e ai calcolatori, causerà sicuramente ammirazione, il lavoro di una batteria fatta in casa di un piccolo ricevitore radio (come opzione - una fatta in casa!).
Per un uso a lungo termine, l'elettrolito delle cellule dovrebbe essere protetto dalla polvere e dall'evaporazione e prendersi cura del depolarizzatore - beh, almeno ostruendo il vaso con un pezzo di pellicola di plastica con una fascia elastica e aggiungendo permanganato di potassio all'elettrolita. Inoltre, è meglio raccogliere immediatamente l'elemento menzionato di Popov.
Oltre alle viti autofilettanti zincate, puoi utilizzare lamiera d'acciaio zincata, per elementi di grandi dimensioni è più conveniente - per la durata dell'esperimento, puoi ottenere corrente e potenza significative qualunque (muovendo le dita in aria).
Elenco di letteratura usata.
1. P. Strelkov. Conoscere ed essere in grado. Ingegnere elettrico Pioneer. Detgiz. 1960 anno
2. V.S. Polosin, V.G. Prokopenko. Workshop sulla metodologia di insegnamento della chimica. Mosca, "Illuminismo", 1989, pp. 202.203.