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Kinder-Experimente: Zitronen-Uhr bauen

Elektrizität verstehen

Kinder-Experimente: Zitronen-Uhr bauen

Als Teil einer Generation von Kindern, die in einer zunehmend grünen und umweltbewussten Welt aufwachsen, sind Dinge wie Energiesparlampen und Hybridautos für Ihr Kind Normalität. Eine Uhr zu bauen, die mit Zitronenstrom läuft, ist nicht nur eine eindrucksvolle Möglichkeit, die Idee zu verstärken, dass es überall alternative Energiequellen gibt, sondern auch eine großartige Möglichkeit für sie, mehr über Elektrizität und leitfähige Materialien zu lernen. Beachten Sie, dass虽然 die Verwendung von Krokodilklemmen ideal für dieses Experiment ist, können Sie diese nur verwenden, wenn die Anschlüsse im Batteriefach der Uhr groß genug sind, um darauf zu klemmen. Wenn nicht, müssen Sie Isolierband verwenden, um die Enden der Drähte an den Anschlüssen zu befestigen.

Geübte Fähigkeiten

• Wissenschaftliche Methode
• Grundlegendes Verständnis, wie Elektrizität funktioniert
• Erforschung leitfähiger Materialien

Was Sie brauchen

• 2 große Zitronen oder andere Zitrusfrüchte
• 3 Kupferdrähte, ca. 30 cm lang
• 2 Kupfermünzen oder Kupfernägel
• 2 große verzinkte Zinknägel (mindestens 5 cm lang)
• Batteriebetriebene Uhr (eine, die eine einzelne Batterie verwendet und kein Netzkabel hat)
• 2 Krokodilklemmen (elektrisch) oder Isolierband
• AA-Batterie
• Papier und Bleistift
• Perfektmarker

Über Elektrizität, Elektronen und Batterien lernen

• Sie und Ihr Kind können sich die AA-Batterie gemeinsam ansehen, um festzustellen, dass ein Ende ein „+“-Zeichen und das andere ein „-“-Zeichen hat. Dies sind die positiven und negativen Pole. Zur weiteren Erkundung öffnen Sie das Batteriefach der Uhr und stellen fest, dass es ebenfalls positive und negative Pole hat.
• Winzige Elektricitätsteilchen, bekannt als Elektronen, können zwischen einem negativen und einem positiven Pol fließen, wenn etwas sie verbindet, das diesen Elektronenfluss ermöglicht. Diese Verbindung nennt man Leiter, und einige Materialien, einschließlich Zink und Kupfer, sind viel bessere Leiter als andere. Wenn zwei verschiedene Metalle als Pole verwendet werden, drücken die Elektronen stärker in eine Richtung als in die andere, wodurch ein Strom entsteht.
• In batteriebetriebenen Geräten erzeugt die Batterie selbst Elektronen durch eine chemische Reaktion, die eintritt, wenn ein leitfähiger Stromkreis durch Einlegen der Batterie zwischen den positiven und negativen Polen in einem Batteriefach geschlossen wird. Die chemische Reaktion findet nur statt, wenn die Batterie eingesetzt ist.
• Wenn leitfähige Materialien in saure Lösungen und Säfte (wie sie in Zitrusfrüchten vorkommen) gelegt werden, entsteht ebenfalls eine chemische Reaktion. Diese Reaktion baut die Struktur des Metalls ab und setzt Elektronen in die Lösung frei.

Experiment durchführen

Hypothese aufstellen

1. Gehen Sie die Hintergrundinformationen über Elektrizität und Batterien hier mit Ihrem Kind durch, um sicherzustellen, dass es ein grundlegendes Verständnis davon hat, wie Batterien und Leitung funktionieren. Zeigen Sie Ihrem Kind die Materialien und sagen Sie, dass Sie sie verwenden werden, um die Uhr ohne Batterie zum Laufen zu bringen.
2. Identifizieren Sie jedes Material nach Name und Zusammensetzung (z. B. Kupfernagel, Zinknagel) und bitten Sie es vorherzusagen, was passieren wird, wenn Sie all diese Materialien miteinander verbinden.
3. Lassen Sie es ein grundlegendes Diagramm zeichnen, was es denkt, was Sie tun müssen und was passieren wird. Dies dient als ihr Plan und ihre Hypothese.

Wie man spielt

1. Befestigen Sie ein Ende eines Kupferdrahtes sicher direkt unter dem Kopf eines der Zinknägel, indem Sie ihn um den Nagel wickeln. Befestigen Sie eine kleine Krokodilklemme am anderen Ende des Drahtes. Wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, lassen Sie das Ende des Drahtes so, wie es ist.
2. Befestigen Sie das Ende eines zweiten Kupferdrahtes an einem Kupfernagel, indem Sie ihn um den Nagel drehen (oder, wenn Sie eine Münze verwenden, befestigen Sie sie mit Isolierband). Befestigen Sie die andere Krokodilklemme am anderen Ende dieses Drahtes. Wiederum, wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, lassen Sie das Ende dieses Drahtes so, wie es ist.
3. Befestigen Sie einen Zinknagel an einem Ende des dritten Drahtes und einen Kupfernagel (oder eine Münze) am anderen Ende.
4. Legen Sie die Verkabelung 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 lockern und etwas Saft in den Zitronen freisetzen, ohne die Schale zu brechen, indem Sie die Zitronen sanft drücken und/oder sie auf einem Tisch rollen, während Sie sanften Druck ausüben.
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, sodass der Nagel die Schale durchdringt und im faserigen Teil der Zitrone steckt, aber nicht auf der anderen Seite herauskommt.
6. Suchen Sie den Draht, der am Kupfernagel oder der Münze befestigt ist. Treiben Sie diesen Nagel in Zitrone 2 (oder schneiden Sie einen tiefen Schlitz in die Zitrone und legen Sie die Münze in den Schlitz).
7. Nehmen Sie nun den Draht mit einem Kupfernagel an einem Ende und dem Zinknagel am anderen Ende. Treiben Sie den Zinknagel in Zitrone 2, etwa 2,5 cm entfernt vom bereits eingebetteten Kupfernagel oder der Münze.
8. Stecken Sie das Kupfernagel-/Münzen-Ende desselben Drahtes in Zitrone 1, etwa 2,5 cm entfernt vom bereits eingebetteten Zinknagel.
9. Verbinden Sie das freie Ende des Drahtes in Zitrone 1 mit der Uhr, indem Sie die Krokodilklemme an einen der Batteriepole in der Uhr klemmen. Wenn Sie keine Krokodilklemmen haben, befestigen Sie das Ende des Drahtes mit Isolierband am Pol. Schließen Sie den Stromkreis, indem Sie das freie Ende des Drahtes in Zitrone 2 auf die gleiche Weise mit dem anderen Batteriepol verbinden. Das Schließen des Stromkreises sollte die Uhr mit Strom versorgen. Wenn die Uhr nicht läuft, kann es sein, dass die Verbindungen locker sind, die Enden der an die Uhr angeschlossenen Drähte an denselben Metallen befestigt sind oder dass der Strom aus der Zitrone einfach zu schwach ist. Wenn alle Verbindungen richtig sind, versuchen Sie, Kartoffeln statt Zitronen zu verwenden.

Beobachtungen

Fragen Sie sich:

• Warum denken Sie, dass wir Zink- und Kupfernägel brauchten?
• Warum leuchtet die Uhr?
• Warum müssen wir Zitrone 1 und Zitrone 2 miteinander verbinden?
• Wie sind die Zitronen wie eine Batterie, wenn sie angeschlossen sind?
• Was ist es an der Zitrone, das sie Elektrizität leiten lässt?
• Welche anderen Lebensmittel denken Sie, würden Elektrizität leiten?

Was passiert

Wenn Sie den Zink und Kupfer in den Zitronensaft geben, entsteht eine chemische Reaktion, die chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Diese Energieumwandlung ist eine voltaische Reaktion, die die Zitronen in eine voltaische Batterie verwandelt. Die chemischen Reaktionen schieben 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, durch die Drähte zu den Uhrpolen und zurück zur Zitrone, wodurch ein elektrischer Strom entsteht, der stark genug sein kann, die Uhr anzutreiben. Sobald der Zitronensaft anfängt zu trocknen, lässt die Reaktion nach, und Sie müssen die „Batterie“ wechseln.

Lernen erweitern

Probieren Sie verschiedene Zitrusfrüchte, Orangensaft oder Limonade aus, um zu sehen, wie sie als voltaische Batterien funktionieren.