Інформація для викладачів
Опис
Експериментальна установка
Завдяки елементу Лежанше, відомому як попередник сучасної батарейки, учні мають можливість виготовити елементарну батарейку у чашці Петрі за допомогою простих засобів.
Ця модель батарейки має напругу приблизно 1,5 В і була розроблена Жоржем Лекланше ще в 1866 році. Сучасна лужно-марганцева батарейка створена на основі послідовного подальшого розвитку та вдосконалення елемента Лекланше.
Додаткова інформація для викладачів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з функцією електроліту. Вони також повинні мати базові знання про будову батареї та процес електролізу.
Принцип
Елемент Лекланше складається з вугільного електрода, цинкового електрода і в'язкої суспензії, що складається з діоксиду марганцю, хлориду амонію, крохмалю і води. Ця суспензія виступає в ролі електроліту.
Додаткова інформація для викладачів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються про будову та функції акумулятора, використовуючи модель елемента Лекланше.
Завдання
Учні будують модель елемента Лекланше та вимірюють напругу, що генерується.
Додаткова інформація для викладачів (3/3)
Додаткова інформація
У цьому експерименті відбувається окисно-відновна реакція:
Можливість альтернативної перевірки
Окрім використання вольтметра, двигун, що входить до комплекту постачання, можна також запустити за допомогою елемента Лекланше, щоб проілюструвати прикладену напругу.
Інструкції з техніки безпеки
- Одягніть захисні окуляри та рукавички.
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Модель сучасної батареї
Сьогодні батарейки є невід'ємною частиною повсякденного життя. Майже кожен використовує їх щодня: у пульті дистанційного керування, ліхтарику, годиннику чи навіть кухонних вагах.
Попередником сучасної батарейки був елемент Лекланше, який розробив Жорж Лекланше приблизно в 1866 році. Ця елементарна батарейка мала напругу 1,5 В і може бути відтворена без особливих зусиль.
Завдання
- Побудуйте модель елемента Лежандра.
- Виміряйте напругу, яка генерується.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 |
| 2 | Цифровий мультиметр, 750В AC/DC, 10A AC/DC, 40 МОм, 100 мФ, 30 МГц, -20...1000 °C, автодіапазон | 07123-12 | 1 |
| 3 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, червоний | 07356-01 | 1 |
| 4 | З'єднувальний провідник, 2 мм-штепсель, 500 мм, синій | 07356-04 | 1 |
| 5 | Графітовий електрод, d=5 мм, l=150 мм, 6 шт. | 44510-00 | 1 |
| 6 | Набір електродів (Al, Fe, Pb, Zn, Cu) | 07856-00 | 1 |
| 7 | Перехідний штекер, гніздо 4 мм/ 2 мм, 2 шт. | 11620-27 | 2 |
| 8 | Затискач типу "Крокодил", з ізоляцією, 2 мм, 2 шт. | 07275-00 | 1 |
| 9 | Манган(IV) оксид, порошок, 500 г | 30138-50 | 1 |
| 10 | Хлорид амонію, 250 г | 30024-25 | 1 |
| 11 | Крохмаль розчинний, 100 г | 30227-10 | 1 |
| 12 | Чашка Петрі, скло | 64705-00 | 1 |
Підготовка та виконання роботи (1/2)
Структура та реалізація (1/2)
- Очистіть цинкові та вугільні електроди, що використовуються. У разі стійких забруднень використовуйте змащувальний гелевий папір.
- Приготуйте насичений розчин хлориду амонію.
- Розчинність хлориду амонію у воді становить приблизно 372 г/л. До 50 мл розчину хлориду амонію додають 19 г (точно: 18,6 г) амонію хлориду.
- Додайте до цього розчину хлориду амонію діоксид марганцю, поки не отримаєте сріблястий колір.
- Тепер загустіть цю рідину крохмалем, поки не отримаєте густу пасту (рис. праворуч).
Додавання крохмалю утворює густу пасту
Підготовка та виконання роботи (2/2)
Структура та реалізація (2/2)
- Загорніть цинковий електрод у папір. Це допоможе запобігти короткому замиканню.
- Залиште невеликий шматочок вільним зверху, куди пізніше можна буде прикріпити затискач типу "крокодил".
- Тепер покладіть підготовлену суспензію в чашку Петрі.
- Додайте два електроди (цинковий і вугільний).
- Переконайтеся, що електроди не торкаються один одного!
- Прикріпіть до кожного електрода затискач типу "крокодил", підключіть електроди до вольтметра і виміряйте отриману напругу ( рисунок праворуч).
Експериментальна установка
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання