Дивне джерело електричної напруги з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Відкриття та вдосконалення гальванічних елементів, тобто батарейок, стало важливим поступом для людства. Воно уможливлює мобільне живлення багатьох пристроїв і сильно вплинуло на наше сучасне повсякдення.
Усі батарейки працюють за однаковим принципом: різниця стандартних потенціалів застосованих матеріалів визначає напругу, яку може дати батарейка.

У цьому досліді таку електричну напругу треба створити за допомогою картопляної батарейки.

Попередні знання

Учні мають уже знати, як працює гальванічний елемент і як він побудований. Крім того, вони мають володіти основними знаннями про напругу, зокрема відповідну одиницю (вольт) і методи вимірювання напруги.

Принцип

Два різні металеві електроди – у цьому випадку цинковий і мідний – встромляють у картоплину. За оптимальних умов при цьому можна виміряти напругу близько . Вона виникає через різницю окисно-відновних потенціалів міді та цинку. Оскільки умови в картоплині точно не контрольовані, фактично виміряна напруга може бути дещо нижчою.

Навчальна мета

Учні дістають уявлення про електрохімію і знайомляться з основами будови батарейки. Вони розуміють, що виміряна напруга виникає з різниці стандартних потенціалів застосованих металів і що її можна передбачити за допомогою ряду напруг. Крім того, учні розуміють, що картопля містить електроліти, без яких гальванічний елемент не працює.

Завдання

Слід зібрати гальванічний елемент, у якому використано картоплину та по одному цинковому й мідному електроду. Напругу, яку створює цей елемент, вимірюють давачем напруги (Cobra SMARTsense Voltage) і документують.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Щоб привчити учнів до безпечної роботи в лабораторії, вони можуть і тут надягати захисні окуляри.

Без батарейок наше повсякдення важко уявити - чи то у смартфоні, годиннику, чи в простому кишеньковому ліхтарику. Але як саме виникає електрична енергія в батарейці?
Щоб міг текти струм, потрібні дві різні речовини, які реагують між собою й обмінюються при цьому електронами. Цей принцип ґрунтується на різниці електричних стандартних потенціалів різних матеріалів. Отже, величина створеної напруги залежить від того, які метали застосовано.
У цьому досліді простими засобами (картоплиною і двома металевими електродами) будують так звану «картопляну батарейку», щоб створити електричну напругу.

Чи можна з картоплини зробити батарейку?

1. Збери гальванічний елемент із картоплини та по одному цинковому й мідному електроду.
2. Виміряй створену ним напругу.

iOS

Android

Windows

Спершу розглянь металеві електроди (мідну і цинкову пластинки). Якщо мідь окиснилася під час зберігання, скористайся шматком наждачного паперу, щоб її почистити.

Встроми електроди на відстані кількох сантиметрів приблизно на однакову глибину в картоплину.

• Запусти measureAPP на мобільному пристрої.
• Натисни на датчику кнопку «Пуск» приблизно на 3 секунди.
• Приєднай датчик, торкнувшись поряд з описом датчика в measureAPP.
• Налаштуй показ виміряних значень, торкнувшись над діаграмою.

Далі зважай на колір з'єднань: синій (цинк, мінус) завжди до синього (чорного), а червоний (мідь, плюс) завжди до червоного!

З'єднай затискачі «крокодил» з металевими електродами (мідною і цинковою пластинками), а провідники через перехідні штекери - з давачем Cobra SMARTsense Voltage.

Запиши показану напругу.