Yksinkertaiset tekniset kokeilut ovat erittäin hyödyllisiä lasten kanssa. Tämä viettää aikaa yhdessä ja antaa pienille suunnittelijoille taitoja ja ymmärtää perusasioita, että leivät, kuten kuuluisassa sarjakuvassa, eivät kasva puissa.
Tällä kertaa päätimme tehdä yksinkertaisimmasta kemiallisesta virtalähteestä ja yrittää soveltaa sitä mihin tahansa käytännölliseen. Käytännöllisestä soveltamisesta puhuttaessa on syytä muistaa, että muutama sukupolvi sitten radioamatöörille tarjottiin akkuradiovastaanottimien ja vahvistimien toimittamista varten monen tyyppisten galvaanisten kennojen tai paristojen valmistamista riippumattomaan tuotantoon. Nämä ovat Leklanshen ja Popovin [1] s. 9 ... 18 elementtejä tai lyijy-potaskan tai kaasun paristoa [1], s. 22 ... 28. Useat suhteellisen korkeavirtaiset elementit oli kytketty hehkulamppuun (radioputkien hehkulamppu), kymmeniin pienempiin elementteihin, anodiakkuun, jonka jännite voi olla 60-80 volttia. Paristot olivat ”märkiä” - nestemäisellä elektrolyytillä ja vaativat hoitoa ja huoltoa.
siten, galvaaninen kenno, muutama sana "miten?" ja "miksi?" Sähkövirta syntyy, kun metallit ovat vuorovaikutuksessa. Tässä tapauksessa esiintyy erilainen potentiaaliero (jännite). Vuodesta 1793 Alessandro Volta, rakentamalla galvaanisen kennon (Volta-napa), määritti silloin tunnettujen metallien suhteellisen aktiivisuuden: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. Galvaanisen kennon "lujuus" osoittautui suuremmaksi, mitä kauempana tämän rivin metallit olivat (jännitesarja).
Myöhemmin datan järjestämiseksi ”vetyelektrodin” potentiaali otettiin nollareferenssiksi. Mitattuaan hänen kanssaan muodostettujen metallien potentiaalin, kokeelliset metallit järjestettiin peräkkäin. Tulokseksi saatua taulukkoa kutsuttiin "metallijännitysten sähkökemialliseksi sarjaksi", ja kemiahuoneessa sen on ripustettava jaksollisen järjestelmän ja Dmitri Ivanovitšin muotokuvan viereen.
Useat metallijännitykset ovat hyödyllinen ratkaisu, tässä tapauksessa me, kuten Alessandro Volta, tiedämme - mitä enemmän metalleja erotetaan toisistaan, sitä suurempi jännitys syntyy.
Kokeissamme, kuten klassikoita, käytimme kuparia ja sinkkiä.Kun levyt upotetaan elektrolyyttiin, sen ja sinkkilevyn väliin, tapahtuu kemiallinen reaktio, jonka seurauksena levylle kertyy negatiivisia varauksia ja se latautuu negatiivisesti. Galvaanisessa kennossa tapahtuvan reaktion seurauksena sinkki-elektrodi liukenee vähitellen.
Kuparielektrodilla galvaanisen kennon toiminnan aikana muodostuu pieniä vetykuplia, jotka eristävät kuparin pinnan elektrolyytistä. Ilmiötä kutsutaan, galvaanisessa kennossa se on haitallinen, he kamppailevat sen kanssa. Vapautuneen vedyn poistamiseksi vety, nimeltään vety, johdetaan elektrolyyttiin. Heidän roolissaan ovat usein mangaaniyhdisteet, kuparisulfaatti. Yksinkertaisissa kokeissa voidaan käyttää apteekki kaliumpermanganaattia.
Mitä käytimme kokeiluun.
Laitteet ja materiaalit.
Galvaanisten kennojen kokoamiseksi kuparielektrodina voit käyttää lankaa, lankaa, foliota. Sinkki voidaan uuttaa kuivista elementeistä, sinkittyjä tuotteita voidaan käyttää. Sinkin sijasta voit yrittää käyttää alumiini- tai rautaelektrodia. Natriumkloridi elektrolyyttiä varten, vähän pehmeää asennuslankaa. Tarvitset ehdottomasti volttimittarin tai yleismittarin, lankaleikkurit, sakset. Astiana voidaan käyttää sopivan kokoisia ei-metallisia astioita. Lasi, kätevämpi kuin kevyet muovimukit - ne ovat raskaampia, vakaampia, vaikeampia kaataa. On erittäin hyvä, jos siellä on heikkovirtainen matalajännitekuorma - yksinkertainen radio, kvartsikello jne.
Langan ja ruuvien "korkeajännite" akku.
Yhtyessään yksityiskohtien yksinkertaisuudesta ja suhteellisen korkeasta jännitteestä yritimme koota tällaisen akun. Tässä käytetään ”klassista” metalliparia - kupari-sinkkiä. Ajatuksena on käyttää sinkittyjä kiinnittimiä sinkkielektrodina. Sulavasti. On selvää, että sellaista elementtiä ei ole suunniteltu pitkäaikaiseen käyttöön - ohut sinkkikerros liukenee nopeasti, mutta tämä ei ole tärkeätä lyhytaikaisessa kokeessa. Sinkittyjä ruuveja tai hampaita on kuitenkin kaikkialla täynnä.
Lankaa käytetään myös kuparielektrodina - myös laajalti saatavana materiaalina - elementtien mukavin asennus akkuun - kaikki elementit on kytketty sarjaan - plus yksi seuraavan miinus. Tässä tapauksessa jännite summataan, virta pysyy samana.
Aloitetaan.
Kun olet valinnut tarvittavan määrän halutun pituisia galvanoituja kiinnittimiä, löysimme sopivan kuparilangan. Tämä on lakkaeristeessä oleva käämityslanka. Langan halkaisija on noin 0,5 mm.
Napa puhdistaa lakan eristyksen useita kertoja yrittämällä vetää lankaa kaksinkertaisesti taitetun, keskikokoisen hiomalaikan läpi.
Sitten hän valmistaa elektrodiparin - itsekelausruuvin pään alle, kääri tiukasti kaksi tai kolme kierrosta lankaa ja katkaisee ylimääräisen.
Paristokokoonpano - kourua käytettiin konttina jään jäädyttämiseen. Voit käyttää laatikoitujen makeisten soluja, mutta ne ovat kuitenkin hienovaraisempia. Asennettuaan elektrodit kennojen välisiin seiniin, täytämme säiliöt elektrolyytillä. Käytimme ruokasuolaliuosta - ruokalusikallista, jossa oli 0,5 litran lämmintä vettä. Täyttämiseen on erittäin kätevää käyttää lääkäriruiskua.
Löysimme vielä muutama ruuvi elektrodeille ja lisäsimme elementtejä akkuun, sen meillä on. Jännite korkeaimpedanssisella kuormalla (digitaalisen volttimittarin tulovastuksella) on huomattava, mutta missä tahansa kuormassa, vaikka se olisi havaittavissa, se laskee merkittävästi.
Yritä tehdä samanlainen galvaaninen kenno (akku) suuremmilla elektrodeilla.
Konttina käytimme puolen litran purkkia (kahta), siihen mahtuu huomattavan alueen levyjä. Elektrodina otimme ohuen kuparifolion ja sinkin - lasin jäännökset tehtaalla "kuivasta" elementistä, joka purettiin grafiittituotannon aikana tulenkestävä pinnoite.
Puhdistimme kuivattujen kiteisten suolojen jäännökset metalliharjalla ja leikkasimme kaksi levyä suunnilleen saksilla, joilla oli suunnilleen sama alue. Leikkaa kuparifoliosta kaksi vastaavaa raitaa. Myös saksilla. Saimme kaksi paria elektrodeja, jotka varustettiin elementtejämme ilman enempää, taivuttamalla niiden reunoja tölkin kaulaan.
Suuremmassa astiassa valmistettiin elektrolyytti - natriumkloridi, liuotettiin lämpimään veteen, pitoisuus oli sama ja valmistetut elementit kaadetaan.
Yhdistimme kaksi elementtiä sarjaan käyttämällä kiinnitysvaijerin palaa ja kahta krokotiilipidikettä. Joten, hieno, akun jännite on lähellä normaalia "sormea", yritä käyttää. Yhtä elementtiä, jonka jännite on 1,5 V, käytetään sähkömekaanisessa kellossa, lisäksi kellon virrankulutus on hyvin pieni ja akumme pystyy voittamaan sen.
Poistimme vakioakun kellasta ja kytkeimme liittimiin pala asennusjohtimen. Napaisuuden huomioiminen (kuparilevy - "+", sinkki - "-") kytkei kellamme hätäakkuun, voila! Kello toimii, jännite "vajoaa" 1,3 V: seen. Kello toimi täydellisesti useita tunteja, kunnes me kaikki kehuimme (noidankerta!). Sitten kyllästyimme.
Kappaleelle.
Jokaisen lapsen sisäinen rakenne on sellainen, että huomiota yhteen aiheeseen, hän pystyy keskittymään enintään 15 ... 20 minuuttiin, ja kaikki lasten kanssa pidettävät luokat tulisi suunnitella siten, että ne mahtuvat tuolloin, tai vaihtaa eri luokkien välillä, muuten sinut molemmat kiusaavat.
Kuormana on parempi soveltaa sitä riippumatta siitä onko se liikkuva vai valoisa - volttimittarin luvut vaikuttavat mieleen, mutta eivät sydämeen. Kellon ja laskimen lisäksi se aiheuttaa varmasti ihailua, työtä pienen radiovastaanottimen kotitekoisesta akusta (lisävaruste - kotitekoinen!).
Pitkäaikaista käyttöä varten kennojen elektrolyytit on suojattava pölyltä ja haihtumiselta, ja huolehdittava depolarisaattorista - hyvin, tukkimalla ainakin purkki muovikalvonpalalla elastisella nauhalla ja lisäämällä kaliumpermanganaattia elektrolyyttiin. Lisäksi on parempi kerätä mainittu Popov-elementti heti.
Sinkittyjen itsekelausruuvien lisäksi voit käyttää sinkittyä teräslevyä, isoille elementeille se on kätevämpää - kokeen ajaksi voit saada merkittävää virtaa ja tehoa mitä tahansa (liikuttamalla sormiasi ilmassa).
Luettelo käytetystä kirjallisuudesta.
1. P. Strelkov. Tiedä ja osaa. Pioneerin sähköinsinööri. Detgiz. 1960-vuosi
2. V. S. Polosin, V. G. Prokopenko. Kemian opetuksen metodologian työpaja. Moskova, "valaistuminen", 1989, sivut 202 203.