Інформація для вчителів
Опис
Два електроди в сольовому розчині являють собою найпростішу базову форму батареї, яка в принципі, є джерелом електрики, через яке генерується напруга.
Відкриття та подальший розвиток так званих гальванічних елементів, більш відомих як батареї, має особливе значення для людей.
Це дає змогу, зокрема, мати мобільне джерело живлення для найрізноманітніших електричних пристроїв, що суттєво формує наш сьогоднішній рівень життя.
Експериментальна установка
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні вже повинні знати, що таке розчин електроліту і для чого використовують електроди. Вони також мають знати основні одиниці вимірювання напруги та методи його вимірювання.
Принцип
Якщо помістити пластинки з двох різних металів, наприклад, цинку і міді, в електроліт або сольовий розчин, то за допомогою вимірювального приладу можна виявити електричну напругу на цих двох металах.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні мають поглибити своє розуміння основних електрохімічних процесів. Щоб проілюструвати це, у цьому експерименті пояснюється, як можна створити постійну напругу в сольовому розчині за допомогою двох електродів. Термін "напруга" також пояснюється більш докладно.
Завдання
Учні мають виміряти постійну електричну напругу в сольовому розчині між мідним і цинковим пластинками (електродами).
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
В електроліті або сольовому розчині "менш благородний метал" (тут: цинк) віддає електрони "більш благородному металу" (тут: міді). Металеві пластинки, що використовуються, слугують так званими електродами. У міру того, як цинк повільно розчиняється, іони вивільняються і переходять у розчин. Завдяки електронам, що залишилися, цинковий електрод має негативний заряд. Позитивно заряджені іони розподіляються в розчині і розташовуються навколо негативно зарядженого електрода. З іншого боку, "більш благородний" мідний електрод позбавлений електронів, що робить його позитивно зарядженим. Якщо тепер з'єднати електроди, електрони або струм потечуть від негативного полюса (цинк) до позитивного полюса (мідь). Це призводить до різниці електричних потенціалів полюсів, при цьому зусилля, спрямоване на вирівнювання заряду, визначається як електрична напруга . Одиницею вимірювання електричної напруги є вольт (В). Напруга це різниця потенціалів між двома точками (тут: між електродами).
("-") полюс = (цинковий електрод) ("+") полюс (мідний електрод)
, .
Інструкції з техніки безпеки
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
- Використовуйте захисні рукавички та окуляри.
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Приготуйте сольові розчини:
- 1 М розчин нітрату калію: Додайте 50,5 г нітрату калію до 250 мл дистильованої води. Добре перемішайте і добавте до 500 мл дистильованою водою.
- 1 М розчин хлориду калію: Додайте 37 г хлориду калію до 250 мл дистильованої води. Добре перемішайте і добавте до 500 мл дистильованою водою.
Інформація для учнів
Мотивація
Експериментальна установка
Чи можете Ви уявити собі відтворення найпростішої базової форми батареї за допомогою тільки сольового розчину і декількох пластинок з міді та цинку?
Відкриття та подальший розвиток так званих гальванічних елементів, більш відомих як батареї, має особливе значення для людей.
Це дає змогу, зокрема, мати мобільне джерело живлення для найрізноманітніших електричних пристроїв, що суттєво формує наш сьогоднішній рівень життя.
Завдання
Якщо помістити пластинки з міді та цинку в сольовий розчин, то можна виміряти постійну електричну напругу між цими пластинами. Перевірте це твердження, використовуючи два різні розчини солі.
Потім дайте відповідь на запитання в протоколі.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, червоний | 07356-01 | 1 |
| 3 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, синій | 07356-04 | 1 |
| 4 | Перехідний штекер, гніздо 4 мм/ 2 мм, 2 шт. | 11620-27 | 1 |
| 5 | Затискач типу "Крокодил", з ізоляцією, 2 мм, 2 шт. | 07275-00 | 1 |
| 6 | Набір електродів (Al, Fe, Pb, Zn, Cu) | 07856-00 | 2 |
| 7 | Наждачний папір, середньозернистий | 01605-00 | 1 |
| 8 | Мензурка, висока, 50 мл | 46025-00 | 2 |
| 9 | Блок із 8 заглибленнями, d=40 мм | 37682-00 | 1 |
Підготовка
Експериментальна установка
Виріжте з мідних і цинкових листів електроди розміром 15 мм x 40 мм. Якщо мідь окислилася під час зберігання, очистіть її за допомогою наждачного паперу.
Під’єднайте електроди за допомогою затискачів типу "крокодил" до з'єднувальних провідників, а потім, до цифрового мультиметра за допомогою перехідних штекерів.
Підключіть синій провідник = "цинк" (негативний полюс) до знаку "заземлення"(через перехідний штекер), а червоний провідник (позитивний полюс) = "мідь" до "V" (напруга) на мультиметрі.
Виконання роботи
Тепер встановіть мультиметр на вимірювання напруги, а діапазон вимірювання - на 2 В, і увімкніть мультиметр.
Тепер заповніть по одному заглибленню блоку вимірювальних комірок сольовими розчинами (у подальших описах експериментів заглиблення називатимуться просто "вимірювальними комірками"), а потім занурте дві пластинки-електроди в один із сольових розчинів.
Переконайтеся, що дві металеві пластинки неторкаються одна одну.
Потім промийте електроди водопровідною водою й очистіть, принаймні, поверхню мідного електрода наждачним папером. Таким самим чином вставте пластинки-електроди в другий сольовий розчин.
Експериментальна установка
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання