레몬 배터리 실험

레몬 배터리 실험 전기 회로, 전해질, 전기 화학적 일련의 금속 및 산화 감소 (산화 환원) 반응을 보여주는 고전적인 과학 프로젝트입니다. 배터리는 LED 또는 기타 소형 장치에 전원을 공급하기에 충분한 전기를 생산하지만 두 전극을 만지더라도 피해를 입히기에는 충분하지 않습니다. 레몬 배터리를 구성하는 방법, 작동 방식을 살펴보고 프로젝트를 실험으로 전환하는 방법은 다음과 같습니다.

레몬 배터리 재료

식료품 점과 철물점에서 구할 수있는 레몬 배터리 용 기본 재료가 몇 가지 필요합니다.

레몬
아연 도금 손톱
구리 페니, 스트립 또는 와이어
알루미늄 호일의 와이어 또는 스트립
악어 클립 또는 전기 테이프
LED 전구, 멀티 미터, 디지털 시계 또는 계산기

레몬이없는 경우 감귤류 과일을 사용하십시오. 아연 도금 손톱은 아연으로 도금 된 강철 손톱입니다. 클래식 프로젝트는 구리와 아연을 사용합니다.이 두 금속은 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문입니다. 그러나 서로 다른 한 두 개의 전도성 금속을 사용할 수 있습니다.

레몬 배터리 만들기

레몬을 부드럽게 짜거나 테이블에 굴려 부드럽게합니다. 이것은 주스가 과일 안에 흐르는 데 도움이됩니다.
구리와 아연을 과일에 삽입하십시오. 과일의 육즙이 많은 부분에서 최대 표면적을 원합니다. 레몬 껍질은 금속을지지하는 데 도움이되지만 금속이 매우 두껍고 금속이 주스에 도달하지 않으면 껍질의 일부를 긁어냅니다. 이상적으로는 금속 조각과 약 2 인치 (5 센티미터)를 분리하십시오. 금속이 서로 닿지 않도록하십시오.
악어 클립이나 전기 테이프를 사용하여 전가를 아연 도금 손톱에 연결하십시오. 구리 품목으로 과정을 반복하십시오.
와이어의 자유 끝을 LED 또는 기타 작은 전자 장치에 연결하십시오. 두 번째 와이어를 연결하면 빛이 켜집니다.

전력 증가

레몬 배터리의 전압은 약 1.3V ~ 1.5V이지만 전류는 거의 없습니다. 배터리 전원을 늘리는 두 가지 쉬운 방법이 있습니다.

레몬에 2 개의 동전과 2 개의 구리 조각을 사용하십시오. 과일 안에있는 금속 조각이 만지기를 원하지 않습니다. 이전과 같이 아연과 하나의 구리 조각을 LED에 연결하십시오. 그러나 다른 아연과 구리를 서로 연결하십시오.
더 많은 레몬을 서로 직렬로 켜십시오. 손톱과 구리 조각을 각 손톱에 삽입하십시오. 레몬의 구리를 다음 레몬의 아연에 연결하십시오. 시리즈 끝의 손톱을 LED에, 시리즈 끝의 구리를 LED에 연결하십시오. 레몬이 많지 않으면 레몬 하나를 조각으로자를 수 있습니다.

레몬 배터리 작동 방식

레몬 배터리는 레몬 주스 대신 바닷물을 사용하는 것을 제외하고는 볼타의 첫 번째 배터리와 유사합니다. 아연과 구리는 전극입니다. 레몬 주스는 전해질입니다. 레몬 주스에는 구연산이 포함되어 있습니다. 염과 산은 전해질의 예이지만 산은 일반적으로 배터리에서 더 나은 작업을 수행합니다.

와이어를 사용하여 아연 및 구리 전극을 연결하면 (LED 또는 멀티 미터가 있어도) 전기 회로가 완료됩니다. 회로는 아연, 와이어, 구리 및 전해질을 통과하는 루프입니다.

아연은 레몬 주스에 용해되어 아연 이온 (Zn)을 주스에 남겨 두는 반면, 원자 당 2 개의 전자는 와이어를 통해 구리를 향해 이동합니다. 다음 화학 반응은 이러한 산화 반응을 나타냅니다.

Zn → Zn + 2e

구연산은 약산이지만, 주스에 부분적으로 분리되어 일부 수소 이온 (H)을 남긴다. 구리 전극은 녹지 않습니다. 구리 전극의 과량 전자는 수소 이온과 결합되어 구리 전극에서 수소 가스를 형성합니다. 이것은 환원 반응입니다.

2H+ 2E → H ₂

레몬 대신 레몬 주스를 사용하여 제품을 수행하는 경우 구리 전극에 작은 수소 가스 거품이 관찰 될 수 있습니다.

다른 과일과 채소를 시험해보십시오

배터리에 농산물을 사용하는 열쇠는 산이 높은 야채 과일을 선택하는 것입니다 (pH가 낮음). 감귤 과일 (레몬, 오렌지, 라임, 자몽)에는 구연산이 포함되어 있습니다. 당신은 전체 과일이 필요하지 않습니다. 오렌지 주스와 레모네이드는 잘 작동합니다. 감자는 인산을 함유하고 있기 때문에 잘 작동합니다. 감자를 사용하기 전에 끓는 감자는 그들의 효과를 증가시킵니다. 소금에 절인 양배추에는 젖산이 포함되어 있습니다. 식초는 아세트산을 함유하고 있기 때문에 작동합니다.

실험 아이디어

과학적 방법을 적용하여 레몬 배터리를 실험으로 바꾸십시오. 배터리에 대한 관찰, 질문을하며 예측 또는 가설을 테스트하기위한 실험을 설계하십시오.

아연 도금 손톱 및 구리 품목 외에 전극의 다른 재료를 실험하십시오. 일상 생활에서 이용할 수있는 다른 일반적인 금속으로는 철, 강철, 알루미늄, 주석 및은이 있습니다. 니켈과 페니를 사용해보십시오. 두 개의 아연 도금 손톱과 구리가 없거나 두 개의 동전과 손톱이 없으면 어떻게 될 것이라고 생각하십니까? 플라스틱, 목재 또는 유리를 전극으로 사용하려고하면 어떻게됩니까? 결과를 설명 할 수 있습니까?
멀티 미터가있는 경우 전극 사이의 거리가 회로의 전압과 전류에 영향을 미치는지 여부를 탐색하십시오.
회로에 두 번째 레몬을 추가하는 효과는 얼마나 큰가요? 전압이 변경됩니까? 전류가 변경됩니까?
주방의 다른 음식을 사용하여 배터리를 만들어보십시오. 어떤 일이 효과가 있다고 생각하고 테스트 할 것이라고 예측하십시오. 물론 과일과 채소를 먹어보십시오. 또한 물, 바닷물, 우유 및 주스, 케첩, 겨자 및 살사와 같은 조미료와 같은 액체를 고려하십시오.

역사

레몬 배터리는 2000 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 고고학자들은 점토 냄비, 레몬 주스, 구리, 철 및 타르를 사용하여 이라크에서 배터리를 발견했습니다. 물론,이 배터리를 사용하는 사람들은 전기 화학이나 전기가 무엇인지 알지 못했습니다. 고대 배터리의 사용은 알려져 있지 않습니다.

배터리 발견에 대한 신용은 이탈리아 과학자 Luigi Galvani와 Alessandro Volta에게 간다. 1780 년에 Luigi Galvani는 구리, 아연 및 개구리 다리 (전해질로 작용)를 보여 주었다. Galvani는 1790 년에 그의 작품을 출판했습니다. 전기 화학적 세포는 그의 명예에있는 갈바닉 세포라고 불립니다.

Alessandro Volta는 전기가 동물을 요구하지 않았다는 것을 증명했습니다. 그는 소금물에 젖은 종이를 전해질로 사용하고 1799 년에 볼타 피스를 발명했습니다. 볼타 파일은 갈바닉 세포의 스택으로, 각 세포는 금속 디스크, 전해질 층 및 다른 금속의 디스크로 구성되어 있습니다.

참조

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