Videnskabseksperiment for børn: Lav et citron-ur

Lær om elektricitet

Videnskabseksperiment for børn: Lav et citron-ur

Som en del af en generation af børn, der vokser op i en stadig mere grøn og miljøbevidst verden, er ting som lavenergi-pærer og hybridbiler normen for dit barn. At lave et ur, der kører på citrus-kraft, er ikke kun en måde at understrege, at der findes alternative energikilder overalt, men det er også en god måde for hende at lære mere om elektricitet og ledende materialer. Bemærk, at selvom brug af krokodilleklipper er ideelt til dette eksperiment, kan du kun bruge dem, hvis terminalerne i urbatteri-fadet er store nok at klippe fast. Hvis de ikke er, skal du bruge elektrisk tape til at sikre trådendes i terminalerne.

Færdigheder, der øves

  • Videnskabelig metode
  • Grundlæggende forståelse af, hvordan elektricitet virker
  • Udforskning af ledende materialer

Hvad du har brug for

  • 2 store citroner eller andre citrusfrugter
  • 3 kobbertråde, ca. 30 cm lange hver
  • 2 kobber-ørepenge eller kobberspiker
  • 2 store galvaniserede zinkspiker (mindst 5 cm lange)
  • Batteridrevet ur (et, der bruger en enkelt batteri, og ikke også har en stikledning)
  • 2 krokodilleklipper (elektriske) eller elektrisk tape
  • AA-batteri
  • Papir og blyant
  • Permanent markør

Lær om elektricitet, elektroner og batterier

  • I og jeres barn kan se på AA-batteriet sammen for at bemærke, at den ene ende har et "+" tegn, og den anden ende har et "-" tegn. Det er kendt som positive og negative terminaler. Til yderligere udforskning, åbn urens batterifad, og bemærk, at den også har positive og negative terminaler.
  • Små partikler af elektricitet kendt som elektroner kan rejse mellem en negativ og positiv terminal, hvis der er noget, der forbinder dem, og tillader de elektroner at flyde mellem dem. Den forbindelse kaldes en leder, og nogle materialer, herunder zink og kobber, er meget bedre ledere end andre materialer. Når to forskellige metaller bruges som terminaler, trykker elektronerne hårdere i én retning end den anden, hvilket skaber en strøm.
  • I batteridrevne enheder, er det selve batteriet, der producerer elektroner gennem en kemisk reaktion, der sker, når en ledende kredsløb skabes ved at putte batteriet mellem de positive og negative terminaler i et batterifad. Den kemiske reaktion finder kun sted, når batteriet er på plads.
  • Når ledende materialer placeres i sure løsninger og juicer (som de i citrusfrugter), skaber det også en kemisk reaktion. Den reaktion bryder metallens struktur ned, og frigiver elektroner i løsningen.

Udfør dit eksperiment

Opret en hypote

1. Gå igennem baggrundsinformationen om elektricitet og batterier her med dit barn for at sikre, at hun har en grundlæggende forståelse af, hvordan batterier og ledning virker. Vis dit barn de materialer, I har, og fortæl hende, at I vil bruge dem til at få uret til at virke uden batteri.
2. Identificer hvert af materialerne efter navn og sammensætning (dvs. en kobberspik, en zinkspik), og bed hende forudsige, hvad der vil ske, hvis I forbinder alle disse materialer sammen.
3. Lad hende lave et grundlæggende diagram over, hvad hun tror, I skal gøre, og hvad der vil ske. Det vil tjene som hendes plan og hypote.

Sådan gør du

1. Befæst den ene ende af et stykke kobbertråd tæt under hovedet på en af zinkspikerne ved at vinde det rundt om spiken. Befæst en lille krokodilleklip til den anden ende af tråden. Hvis du ikke har krokodilleklipper, lad enden af tråden være som den er.
2. Befæst enden af et andet stykke kobbertråd til en kobberspik ved at vinde det omkring spiken (eller, hvis du bruger en ørepenge, befæst det med elektrisk tape). Befæst den anden krokodilleklip til den anden ende af denne tråd. Igen, hvis du ikke har krokodilleklipper, lad enden af denne tråd være som den er.
3. Sikre en zinkspik til den ene ende af det tredje stykke tråd, og en kobberspik (eller ørepenge) til den anden ende.
4. Læg trådene til side et øjeblik, og forbered citronerne. Brug en permanent markør til at mærke én citron som Citron 1 og den anden som Citron 2. Derefter skal du løsne frugtkødet inde og frigive noget af juicen i citronerne uden at bryde skallen ved at presse citronerne let, og/eller rulle dem på et bord, mens du udøver let pres.
5. Placer Citron 1 og Citron 2 ved siden af hinanden på et bord. Find tråden, der er befestet til den første zinkspik, og stik spiken ind i Citron 1, sådan at spiken gennemborer skallen, og er indlejret i det frugtige af citronen, men ikke kommer ud den anden side.
6. Find tråden, der er befestet til kobberspiken eller ørepenget. Kør den spik ind i Citron 2 (eller skær en dyb snit i citronen, og placer ørepenget i snitten).
7. Tag herefter tråden med en kobberspik i den ene ende og zinkspik i den anden ende. Kør zinkspiken ind i Citron 2, ca. 2,5 cm væk fra den kobberspik eller ørepenge, der allerede er inde i citronen.
8. Sæt kobberspikken/ørepenge-endesten af samme tråd ind i Citron 1, ca. 2,5 cm væk fra den allerede indlejrede zinkspik.
9. Forbind den frie ende af tråden i Citron 1 til uret ved at klippe krokodilleklippen på en af batteri-terminalerne i uret. Hvis du ikke har krokodilleklipper, befæst enden af tråden til terminalen med elektrisk tape. Fuldfør kredsløbet ved at befestige den frie ende af tråden i Citron 2 til den anden batteri-terminal på samme måde. At fuldføre kredsløbet burde drive uret. Hvis uret ikke kører, kan det være, at forbindelserne er løse, at enderne af trådene, der er tilsluttet uret, er tilknyttet de samme metaller, eller at strømmen fra citronen bare er for svag. Hvis alle forbindelser er rigtige, prøv at erstatte citroner med kartofler.

Observationer

Spørg dig selv:

  • Hvorfor tror du, vi skulle bruge zink- og kobberspiker?
  • Hvorfor lyser uret op?
  • Hvorfor skal vi forbinde Citron 1 og Citron 2 til hinanden?
  • Hvordan ligner citronerne et batteri, når de er tilsluttet?
  • Hvad er det ved citronen, der gør den i stand til at lede elektricitet?
  • Hvilke andre fødevarer tror du, ville lede elektricitet?

Hvad sker der

Når du putter zink og kobber i citronjuice, skaber det en kemisk reaktion, der omdanner kemisk energi til elektrisk energi. Denne energiomdannelse er en voltaisk reaktion, som gør citronerne til en voltaisk batteri. De kemiske reaktioner trykker de elektroner, der frigøres fra hvert metal, gennem kobbertråden, og fordi metallerne er forskellige, trykker elektronerne hårdere i én retning. De bevæger sig i en cirkulær retning, gennem trådene til ur-terminalerne og tilbage til citronen, og skaber en elektrisk strøm, der kan være stærk nok til at drive uret. Når citronjuicen begynder at tørre op, vil reaktionen aftage, og du skal skifte "batteriet".

Udvide læringen

Prøv at bruge forskellige citrusfrugter, appelsinjuice eller sodavand for at se, hvordan de fungerer som voltaiske batterier.

Previous:

Next: