• Τα μωρά
• Η οικοδόμηση ενός Οικογένεια
• παιδιά
• Γενικά Γονείς
• Νεογέννητα
• Οι έφηβοι
• νήπια
• εγκυμοσύνη

Επιστημονικά πειράματα για παιδιά:Φτιάξτε ένα ρολόι λεμονιού

Εκμάθηση για την ηλεκτρική ενέργεια

Επιστημονικά πειράματα για παιδιά:Φτιάξτε ένα ρολόι λεμονιού

Ως μέρος μιας γενιάς παιδιών που μεγαλώνουν σε έναν όλο και πιο πράσινο και οικολογικό κόσμο, πράγματα όπως οι λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης και τα υβριδικά αυτοκίνητα είναι ο κανόνας για το παιδί σας. Η κατασκευή ενός ρολογιού που λειτουργεί με ισχύ εσπεριδοειδών δεν είναι μόνο ένας ισχυρός τρόπος για να ενισχύσει την ιδέα ότι υπάρχουν εναλλακτικές πηγές ενέργειας που βρίσκονται παντού, αλλά είναι επίσης ένας πολύ καλός τρόπος για να μάθει περισσότερα για τον ηλεκτρισμό και τα αγώγιμα υλικά. Σημειώστε ότι αν και η χρήση κλιπ αλιγάτορα είναι ιδανική για αυτό το πείραμα, μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε μόνο εάν οι ακροδέκτες στη θήκη μπαταριών του ρολογιού είναι αρκετά μεγάλοι για να στερεωθούν. Εάν δεν είναι, θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρική ταινία για να στερεώσετε τα άκρα του σύρματος στους ακροδέκτες.

Δεξιότητες που εξασκούνται

• Επιστημονική μέθοδος
• Βασική κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του ηλεκτρισμού
• Εξερεύνηση αγώγιμων υλικών

Τι χρειάζεστε

• 2 μεγάλα λεμόνια ή άλλα εσπεριδοειδή
• 3 χάλκινα σύρματα, μήκους περίπου 1' το καθένα
• 2 χάλκινες πένες ή χάλκινα καρφιά
• 2 μεγάλα καρφιά από γαλβανισμένο ψευδάργυρο (μήκους τουλάχιστον 2")
• Ρολόι με μπαταρία (ένα που χρησιμοποιεί μία μπαταρία και δεν έχει επίσης καλώδιο πρίζας)
• 2 κλιπ αλιγάτορα (ηλεκτρικά) ή ηλεκτρική ταινία
• Μπαταρία AA
• Χαρτί και μολύβι
• Μόνιμος δείκτης

Μάθετε για την ηλεκτρική ενέργεια, τα ηλεκτρόνια και τις μπαταρίες

• Εσείς και το παιδί σας μπορείτε να κοιτάξετε μαζί την μπαταρία ΑΑ για να σημειώσετε ότι το ένα άκρο έχει το σύμβολο "+" και το άλλο άκρο έχει το σύμβολο "-". Αυτά είναι γνωστά ως θετικά και αρνητικά τερματικά. Για περαιτέρω εξερεύνηση, ανοίξτε τη θήκη μπαταριών του ρολογιού και σημειώστε ότι, επίσης, έχει θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες.
• Μικροσκοπικά σωματίδια ηλεκτρισμού γνωστά ως ηλεκτρόνια μπορούν να ταξιδέψουν μεταξύ ενός αρνητικού και θετικού τερματικού, εάν υπάρχει κάτι που τα συνδέει που επιτρέπει σε αυτά τα ηλεκτρόνια να ρέουν μεταξύ τους. Αυτή η σύνδεση είναι γνωστή ως αγωγός και ορισμένα υλικά, όπως ο ψευδάργυρος και ο χαλκός, είναι πολύ καλύτεροι αγωγοί από άλλα υλικά. Όταν δύο διαφορετικά μέταλλα χρησιμοποιούνται ως τερματικά, τα ηλεκτρόνια πιέζουν περισσότερο προς τη μία κατεύθυνση από την άλλη, δημιουργώντας ένα ρεύμα.
• Στις συσκευές που τροφοδοτούνται από μπαταρία, η ίδια η μπαταρία παράγει ηλεκτρόνια μέσω μιας χημικής αντίδρασης που συμβαίνει όταν δημιουργείται ένα αγώγιμο κύκλωμα τοποθετώντας την μπαταρία μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου σε ένα διαμέρισμα μπαταρίας. Η χημική αντίδραση λαμβάνει χώρα μόνο όταν η μπαταρία είναι στη θέση της.
• Όταν αγώγιμα υλικά τοποθετούνται σε όξινα διαλύματα και χυμούς (όπως αυτά που βρίσκονται στα εσπεριδοειδή), δημιουργείται επίσης μια χημική αντίδραση. Αυτή η αντίδραση διασπά τη δομή του μετάλλου, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια στο διάλυμα.

Διεξαγωγή του πειράματός σας

Δημιουργήστε μια υπόθεση

1. Ανατρέξτε στις βασικές πληροφορίες σχετικά με την ηλεκτρική ενέργεια και τις μπαταρίες εδώ με το παιδί σας για να βεβαιωθείτε ότι έχει μια βασική κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των μπαταριών και της αγωγιμότητας. Δείξτε στο παιδί σας τα υλικά που έχετε και πείτε του ότι θα τα χρησιμοποιήσετε για να κάνετε το ρολόι να λειτουργεί χωρίς μπαταρία.
2. Προσδιορίστε καθένα από τα υλικά με το όνομα και τη σύνθεση (δηλ. ένα χάλκινο καρφί, έναν ψευδάργυρο καρφί) και ζητήστε της να προβλέψει τι θα συμβεί αν συνδέσετε όλα αυτά τα υλικά μαζί.
3. Ζητήστε της να κάνει ένα βασικό διάγραμμα για το τι πιστεύει ότι πρέπει να κάνετε και τι θα συμβεί. Αυτό θα χρησιμεύσει ως σχέδιο και υπόθεσή της.

Πώς να παίξετε

1. Στερεώστε με ασφάλεια τη μια άκρη ενός κομματιού χάλκινου σύρματος ακριβώς κάτω από την κεφαλή ενός από τα καρφιά ψευδάργυρου τυλίγοντάς το γύρω από το νύχι. Συνδέστε ένα μικρό κλιπ αλιγάτορα στην άλλη άκρη του σύρματος. Εάν δεν έχετε κλιπ αλιγάτορα, αφήστε το άκρο του σύρματος όπως είναι.
2. Προσαρμόστε το άκρο ενός δεύτερου κομματιού χάλκινου σύρματος σε ένα χάλκινο καρφί στρίβοντάς το γύρω από το καρφί (ή, εάν είστε χρησιμοποιώντας μια δεκάρα, συνδέστε το με ηλεκτρική ταινία). Συνδέστε το άλλο κλιπ αλιγάτορα στην άλλη άκρη αυτού του σύρματος. Και πάλι, εάν δεν έχετε κλιπ αλιγάτορα, αφήστε το άκρο αυτού του σύρματος όπως είναι.
3. Στερεώστε ένα καρφί ψευδάργυρου στη μία άκρη του τρίτου κομματιού σύρματος και ένα χάλκινο καρφί (ή σεντ) στην άλλη τέλος του.
4. Αφήστε στην άκρη την καλωδίωση για λίγο και ετοιμάστε τα λεμόνια. Χρησιμοποιήστε ένα μόνιμο μαρκαδόρο για να επισημάνετε το ένα λεμόνι ως Λεμόνι 1 και το άλλο ως Λεμόνι 2. Στη συνέχεια, πρέπει να χαλαρώσετε τον πολτό μέσα και να απελευθερώσετε λίγο από το χυμό στα λεμόνια χωρίς να σπάσετε τη φλούδα, πιέζοντας απαλά τα λεμόνια ή/και κυλώντας τα σε ένα τραπέζι ενώ ασκείτε ήπια πίεση.
5. Τοποθετήστε το Lemon 1 και το Lemon 2 το ένα δίπλα στο άλλο σε ένα τραπέζι. Εντοπίστε το σύρμα που είναι συνδεδεμένο στο πρώτο καρφί ψευδαργύρου και τρυπήστε το καρφί στο Lemon 1, βεβαιωθείτε ότι το νύχι τρυπάει τη φλούδα και είναι ενσωματωμένο στο πολτοποιημένο τμήμα του λεμονιού, αλλά δεν βγαίνει από την άλλη πλευρά του λεμονιού.
6. Εντοπίστε το σύρμα που είναι προσαρτημένο στο χάλκινο καρφί ή σεντ. Βάλτε αυτό το καρφί στο Lemon 2 (ή κόψτε μια βαθιά σχισμή στο λεμόνι και τοποθετήστε το σεντ στη σχισμή).
7. Στη συνέχεια, πάρτε το σύρμα με ένα χάλκινο καρφί στη μία άκρη και το καρφί ψευδάργυρου στην άλλη τέλος. Οδηγήστε το καρφί ψευδάργυρου στο Lemon 2, περίπου μια ίντσα μακριά από το χάλκινο καρφί ή την πένα που έχει ήδη ενσωματωθεί στο λεμόνι.
8. Τοποθετήστε το χάλκινο καρφί/το άκρο του ίδιου σύρματος στο Lemon 1, περίπου μια ίντσα μακριά από το ήδη ενσωματωμένο νύχι ψευδάργυρου. 9. Συνδέστε το ελεύθερο άκρο του καλωδίου στο Lemon 1 στο ρολόι κουμπώνοντας το κλιπ αλιγάτορα σε έναν από τους ακροδέκτες της μπαταρίας στο ρολόι. Εάν δεν έχετε κλιπ αλιγάτορα, συνδέστε το άκρο του σύρματος στον ακροδέκτη με ηλεκτρική ταινία. Ολοκληρώστε το κύκλωμα συνδέοντας το ελεύθερο άκρο του σύρματος στο Lemon 2 στον άλλο ακροδέκτη της μπαταρίας με τον ίδιο τρόπο. Η ολοκλήρωση του κυκλώματος θα πρέπει να τροφοδοτήσει το ρολόι. Εάν το ρολόι δεν λειτουργεί, μπορεί οι συνδέσεις να είναι χαλαρές, τα άκρα των καλωδίων που συνδέονται με το ρολόι να είναι συνδεδεμένα με τα ίδια μέταλλα ή ότι το ρεύμα από το λεμόνι είναι πολύ αδύναμο. Εάν όλες οι συνδέσεις είναι σωστές, δοκιμάστε να αντικαταστήσετε τα λεμόνια με πατάτες.

Παρατηρήσεις

Ρωτήστε τον εαυτό σας:

• Γιατί πιστεύετε ότι χρειαζόταν να χρησιμοποιήσουμε καρφιά ψευδάργυρου και χαλκού;
• Γιατί ανάβει το ρολόι;
• Γιατί πρέπει να συνδέσουμε το Lemon 1 και το Lemon 2 μεταξύ τους;
• Πώς είναι τα λεμόνια σαν μπαταρία όταν είναι προσαρτημένα;
• Τι είναι αυτό στο λεμόνι που του επιτρέπει να μεταφέρει ηλεκτρισμό;
• Ποια άλλα τρόφιμα πιστεύετε ότι θα μεταδίδουν ηλεκτρισμό;

Τι συμβαίνει

Όταν βάζετε τον ψευδάργυρο και τον χαλκό στο χυμό λεμονιού, δημιουργείται μια χημική αντίδραση που μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η αλλαγή ενέργειας είναι μια βολταϊκή αντίδραση, η οποία μετατρέπει τα λεμόνια σε βολταϊκή μπαταρία. Οι χημικές αντιδράσεις σπρώχνουν τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από κάθε μέταλλο μέσω του χάλκινου σύρματος και, επειδή τα μέταλλα είναι διαφορετικά, τα ηλεκτρόνια πιέζουν σκληρότερα προς μία κατεύθυνση. Κινούνται σε κυκλική κατεύθυνση, περνώντας μέσα από τα καλώδια στους ακροδέκτες του ρολογιού και πίσω στο λεμόνι, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα που μπορεί να είναι αρκετά ισχυρό για να τροφοδοτήσει το ρολόι. Μόλις αρχίσει να στεγνώνει ο χυμός λεμονιού, η αντίδραση θα μειωθεί και θα χρειαστεί να αλλάξετε την «μπαταρία».

Επέκταση της μάθησης

Δοκιμάστε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικά εσπεριδοειδή, χυμό πορτοκαλιού ή σόδα για να δείτε πώς λειτουργούν ως βολταϊκές μπαταρίες.