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Wissenschaftsexperimente für Kinder:Machen Sie eine Zitronenuhr

Über Elektrizität lernen

Wissenschaftsexperimente für Kinder:Eine Zitronenuhr basteln

Als Teil einer Generation von Kindern, die in einer zunehmend grünen und umweltbewussten Welt aufwachsen, sind Dinge wie Energiesparlampen und Hybridautos die Norm für Ihr Kind. Eine Uhr zu bauen, die mit Zitrusenergie betrieben wird, ist nicht nur eine wirkungsvolle Möglichkeit, die Idee zu untermauern, dass es überall alternative Energiequellen gibt, sondern es ist auch eine großartige Möglichkeit für sie, mehr über Elektrizität und leitfähige Materialien zu lernen. Beachten Sie, dass die Verwendung von Krokodilklemmen zwar ideal für dieses Experiment ist, Sie sie jedoch nur verwenden können, wenn die Anschlüsse im Batteriefach der Uhr groß genug zum Anklemmen sind. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie Isolierband verwenden, um die Enden des Kabels an den Klemmen zu befestigen.

Geübte Fähigkeiten

• Wissenschaftliche Methode
• Grundlegendes Verständnis der Funktionsweise von Elektrizität
• Erkundung leitfähiger Materialien

Was Sie brauchen

• 2 große Zitronen oder andere Zitrusfrüchte
• 3 Kupferdrähte, jeweils etwa 1 Fuß lang
• 2 Kupferpfennige oder Kupfernägel
• 2 große galvanisierte Zinknägel (mindestens 2" lang)
• Batteriebetriebene Uhr (eine, die eine einzelne Batterie verwendet und nicht auch über ein Ausgangskabel verfügt)
• 2 (elektrische) Krokodilklemmen oder Isolierband
• AA-Batterie
• Papier und Bleistift
• Permanente Markierung

Erfahren Sie mehr über Elektrizität, Elektronen und Batterien

• Sie und Ihr Kind können sich gemeinsam die AA-Batterie ansehen und feststellen, dass an einem Ende ein „+“-Zeichen und am anderen Ende ein „-“-Zeichen angebracht ist. Diese werden als positive und negative Anschlüsse bezeichnet. Öffnen Sie für weitere Erkundungen das Batteriefach der Uhr und beachten Sie, dass es auch Plus- und Minuspole hat.
• Winzige Elektrizitätsteilchen, die als Elektronen bekannt sind, können sich zwischen einem negativen und einem positiven Pol bewegen, wenn sie durch etwas miteinander verbunden sind, das es diesen Elektronen ermöglicht, zwischen ihnen zu fließen. Diese Verbindung wird als Leiter bezeichnet, und einige Materialien, einschließlich Zink und Kupfer, sind viel bessere Leiter als andere Materialien. Wenn zwei verschiedene Metalle als Anschlüsse verwendet werden, drücken die Elektronen stärker in eine Richtung als in die andere und erzeugen einen Strom.
• Bei batteriebetriebenen Geräten erzeugt die Batterie selbst Elektronen durch eine chemische Reaktion, die auftritt, wenn ein leitfähiger Stromkreis entsteht, indem die Batterie zwischen die positiven und negativen Pole in einem Batteriefach gelegt wird. Die chemische Reaktion findet nur bei eingesetzter Batterie statt.
• Wenn leitfähige Materialien in saure Lösungen und Säfte (wie sie in Zitrusfrüchten vorkommen) eingebracht werden, entsteht auch eine chemische Reaktion. Diese Reaktion bricht die Struktur des Metalls auf und setzt Elektronen in die Lösung frei.

Führen Sie Ihr Experiment durch

Erstellen Sie eine Hypothese

1. Gehen Sie die Hintergrundinformationen zu Elektrizität und Batterien hier mit Ihrem Kind durch, um sicherzustellen, dass es ein grundlegendes Verständnis dafür hat, wie Batterien und Konduktion funktionieren. Zeigen Sie Ihrem Kind die Materialien, die Sie haben, und sagen Sie ihm, dass Sie sie verwenden werden, um die Uhr ohne Batterie zum Laufen zu bringen.
2. Identifizieren Sie jedes der Materialien nach Namen und Zusammensetzung (z. B. ein Kupfernagel, ein Zink Nagel) und bitten Sie sie, vorherzusagen, was passieren wird, wenn Sie all diese Materialien miteinander verbinden.
3. Lassen Sie sie ein grundlegendes Diagramm dessen erstellen, was Sie Ihrer Meinung nach tun müssen und was passieren wird. Dies wird ihr als Plan und Hypothese dienen.

Spielanleitung

1. Befestigen Sie ein Ende eines Stücks Kupferdraht direkt unter dem Kopf eines der Zinknägel, indem Sie es um den Nagel wickeln. Befestigen Sie eine kleine Krokodilklemme am anderen Ende des Drahtes. Wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, lassen Sie das Ende des Drahts so wie es ist.
2. Befestigen Sie das Ende eines zweiten Stücks Kupferdraht an einem Kupfernagel, indem Sie es um den Nagel drehen (oder, falls Sie einen haben mit einem Penny, befestigen Sie es mit Isolierband). Befestigen Sie die andere Krokodilklemme am anderen Ende dieses Drahtes. Wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, lassen Sie das Ende dieses Drahtes wie es ist.
3. Befestigen Sie einen Zinknagel an einem Ende des dritten Drahtstücks und einen Kupfernagel (oder einen Penny) am anderen Ende davon.
4. Legen Sie die Verkabelung für einen Moment beiseite und bereiten Sie die Zitronen vor. Verwenden Sie einen Permanentmarker, um eine Zitrone als Zitrone 1 und die andere als Zitrone 2 zu kennzeichnen. Als nächstes müssen Sie das Fruchtfleisch im Inneren lösen und etwas Saft in die Zitronen freisetzen, ohne die Schalen zu brechen, indem Sie die Zitronen leicht zusammendrücken und/oder rollen auf einem Tisch unter leichtem Druck.
5. Stellen Sie Zitrone 1 und Zitrone 2 nebeneinander auf einen Tisch. Suchen Sie den Draht, der am ersten Zinknagel befestigt ist, und stechen Sie den Nagel in Zitrone 1. Achten Sie darauf, dass der Nagel die Schale durchbohrt und in den fleischigen Teil der Zitrone eingebettet ist, aber nicht auf der anderen Seite der Zitrone herauskommt.
6. Lokalisieren Sie den Draht, der am Kupfernagel oder Penny befestigt ist. Schlagen Sie diesen Nagel in Zitrone 2 (oder schneiden Sie einen tiefen Schlitz in die Zitrone und legen Sie den Penny in den Schlitz).
7. Als nächstes nehmen Sie den Draht mit einem Kupfernagel an einem Ende und dem Zinknagel am anderen Ende. Treiben Sie den Zinknagel in Zitrone 2, ungefähr 2,5 cm entfernt von dem Kupfernagel oder Penny, der bereits in der Zitrone eingebettet ist der bereits eingebettete Zinknagel. 9. Verbinden Sie das freie Ende des Kabels in Zitrone 1 mit der Uhr, indem Sie die Krokodilklemme auf einen der Batteriepole in der Uhr klemmen. Wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, befestigen Sie das Ende des Drahtes mit Isolierband an der Klemme. Vervollständigen Sie den Stromkreis, indem Sie das freie Ende des Kabels in Lemon 2 auf die gleiche Weise mit dem anderen Batteriepol verbinden. Der Abschluss der Schaltung sollte die Uhr mit Strom versorgen. Wenn die Uhr nicht läuft, kann es sein, dass die Verbindungen locker sind, die Enden der mit der Uhr verbundenen Drähte an denselben Metallen befestigt sind oder dass der Strom von der Zitrone einfach zu schwach ist. Wenn alle Verbindungen stimmen, versuchen Sie, Kartoffeln durch Zitronen zu ersetzen.

Beobachtungen

Fragen Sie sich:

• Warum müssen wir Ihrer Meinung nach Zink- und Kupfernägel verwenden?
• Warum leuchtet die Uhr?
• Warum müssen wir Lemon 1 und Lemon 2 miteinander verbinden?
• Inwiefern sind die Zitronen wie eine Batterie, wenn sie angebracht sind?
• Was hat es mit der Zitrone auf sich, dass sie Strom leiten kann?
• Welche anderen Lebensmittel würden deiner Meinung nach Strom leiten?

Was läuft?

Wenn Sie Zink und Kupfer in den Zitronensaft geben, entsteht eine chemische Reaktion, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Diese Energieänderung ist eine voltaische Reaktion, die die Zitronen in eine voltaische Batterie verwandelt. Die chemischen Reaktionen drücken die Elektronen, die von jedem Metall freigesetzt werden, durch den Kupferdraht, und da die Metalle unterschiedlich sind, drücken die Elektronen stärker in eine Richtung. Sie bewegen sich in einer kreisförmigen Richtung, gehen durch die Drähte zu den Uhrenanschlüssen und zurück zur Zitrone und erzeugen einen elektrischen Strom, der stark genug sein kann, um die Uhr mit Strom zu versorgen. Sobald der Zitronensaft zu trocknen beginnt, lässt die Reaktion nach und Sie müssen die „Batterie“ wechseln.

Erweitern Sie das Lernen

Versuchen Sie, verschiedene Zitrusfrüchte, Orangensaft oder Soda zu verwenden, um zu sehen, wie sie als Voltaic-Batterien funktionieren.