Tieteenkokeilu lapsille: tee sitruunakello

Sähköstä oppimista

Tieteenkokeilu lapsille: tee sitruunakello

Osana lasten sukupolvea, joka kasvaa yhä vihreämmässä ja ekotietoisemmassa maailmassa, asiat kuten matalaenergiset valolamput ja hybridiautot ovat normaalia lapsellesi. Kellon tekeminen, joka toimii sitruunavoimalla, on ei vain voimakas tapa vahvistaa ajatusta, että vaihtoehtoisia energialähteitä löytyy kaikkialta, vaan se on myös erinomainen tapa oppia lisää sähköstä ja johteista materiaaleista. Huomaa, että vaikka noutopistokouristimet ovat ideaalisia tähän kokeiluun, niitä voi käyttää vain, jos kellon pariston kansiin terminalit ovat tarpeeksi suuria kouristimien kiinnittämiseen. Jos ne eivät ole, sinun on käytettävä sähköteippiä johtojen päätteen kiinnittämiseen terminaleihin.

Harjoiteltavat taidot

  • Tieteellinen menetelmä
  • Perusymmärrys sähkön toiminnasta
  • Johteiden materiaalien tutkimus

Mitä tarvitset

  • 2 iso sitruunaa tai muita sitruunahedelmiä
  • 3 kuparijohtoa, n. 30 cm kussakin
  • 2 kuparipennya tai kuparinailia
  • 2 isoa sinkkinaulia (vähintään 5 cm)
  • Paristokello (yksi, joka käyttää yhtä paristoa, eikä myöskään pistorasia)
  • 2 noutopistokouristinta tai sähköteippiä
  • AA-paristo
  • Paperi ja kynä
  • Pysyvä kynä

Opi sähköstä, elektroneista ja paristoista

  • Te voitte tutkia AA-paristoa yhdessä ja huomata, että toinen päässä on "+"-merkki ja toinen "-" -merkki. Nämä tunnetaan positiivisena ja negatiivisena terminaalina. Lisätutkimukseen, avaa kellon paristokansi ja huomioi, että siellä on myös positiiviset ja negatiiviset terminaalit.
  • Pienet sähköhiukkaset, elektroni, voivat liikkua negatiivisesta ja positiivisesta terminaalista, jos on jotain, joka yhdistää ne ja sallii elektronien virtaamisen niiden välillä. Tuo yhteys tunnetaan johteena, ja jotkin materiaalit, mukaan lukien sinkki ja kupari, ovat paljon parempia johteita kuin muut materiaalit. Kun kaksi eri metallia käytetään terminaaleina, elektroniit työntävät kovemmin toiseen suuntaan toisen, luoden virran.
  • Paristolla toimivissa laitteissa paristo itse tuottaa elektroneja kemiallisella reaktiolla, joka tapahtuu, kun johteinen piiri luodaan asettamalla paristo positiivisten ja negatiivisten terminaalien väliin paristokannessa. Kemiallinen reaktio tapahtuu vain, kun paristo on paikallaan.
  • Kun johteita materiaaleja asetetaan happoisiin liuoksiin ja mehuihin (kuten sitruunoissa), se luo myös kemiallisen reaktion. Se reaktio hajoittaa metallin rakenteen, vapauttaen elektroneja liuokseen.

Suorita kokeilu

Luo hypoteesi

1. Käy läpi taustatiedot sähköstä ja paristoista tässä lapsesi kanssa varmistaaksesi, että hänellä on perusymmärrys paristojen ja johdin toiminnasta. Näytä lapsellesi materiaalit, joita sinulla on, ja kerro hänelle, että te käytätte niitä kellon toimittamiseen ilman paristoa.
2. Tunnista kukin materiaali nimeltä ja koostumuksella (eli kuparinaili, sinkkinaula), ja kysy häntä ennustamaan, mitä tapahtuu, jos yhdistätte kaikki nämä materiaalit yhteen.
3. Anna hänen piirtää yksinkertaisen kaavion siitä, mitä hän luulee sinun tarvitsevan tehdä ja mitä tapahtuu. Tämä toimii hänen suunnitelmana ja hypoteesina.

Pelin pelattava

1. Kiinnitä toisesta päästä kuparijohdon juuri toisen sinkkinaulan päässä kiertämällä se naulan ympärille. Kiinnitä pieni noutopistokouristin toiseen päässä johtoa. Jos sinulla ei ole noutopistokouristimia, jätä johton pää sellaisenaan.
2. Kiinnitä toisen kuparijohdon pää kuparinailiin kiertämällä se naulan ympärille (tai, jos käytät penniä, kiinnitä se sähköteipillä). Kiinnitä toinen noutopistokouristin toiseen päässä tätä johtoa. Vastaavasti, jos sinulla ei ole noutopistokouristimia, jätä tämän johton pää sellaisenaan.
3. Kiinnitä sinkkinaula yhteen kolmannen johdon päässä ja kuparinaili (tai penni) toiseen päässä.
4. Aseta johto hetkeksi sivuun ja valmistele sitruunat. Käytä pysyvää kynää merkitsemään yksi sitruuna Sitruuna 1 ja toinen Sitruuna 2. Seuraavaksi sinun on purettava sisus sisällä ja vapautettava hieman mehua sitruunoihin ilman kuoren rikkouttamista puristamalla sitruunoita varovasti ja/tai rullaamalla niitä pöydällä varovasta paineella.
5. Aseta Sitruuna 1 ja Sitruuna 2 vierekkäin pöydälle. Etsi johto, joka on kiinnitetty ensimmäiseen sinkkinaulaan, ja pistä naula Sitruuna 1:een, varmistaen, että naula halkee kuoren ja on upotettu mehuiseen osaan sitruunaa, mutta ei tule toiselta puolelta sitruunasta.
6. Etsi johto, joka on kiinnitetty kuparinailiin tai penniin. Aja se naula Sitruuna 2:een (tai leikkaa syvä leikkaus sitruunaan ja aseta penni leikkaukseen).
7. Seuraavaksi ota johto, jossa on kuparinaili toisessa päässä ja sinkkinaula toisessa. Aja sinkkinaula Sitruuna 2:een, noin tuuma kuparinailin tai pennin vierestä, joka on jo upotettu sitruunaan.
8. Aseta saman johdon kuparinaili/penni-pää Sitruuna 1:een, noin tuuma jo upotetun sinkkinaulan vierestä. 9. Yhdistä vapaa pää johtoa Sitruuna 1:ssä kelloon kouristimella kiinnittämällä se toiseen kellon paristoterminaaleista. Jos sinulla ei ole noutopistokouristimia, kiinnitä johton pää terminaaliin sähköteipillä. Sulje piiri kiinnittämällä johton vapaa pää Sitruuna 2:ssa samalla tavalla toiseen terminaaliin. Piirin sulkeminen pitäisi virrata kellon. Jos kello ei käynnisty, se voi johtua siitä, että yhdistelmät ovat luja, johtojen päätteet kellossa on kiinnitetty samoihin metalleihin, tai että virta sitruunasta on liian heikko. Jos kaikki yhdistelmät ovat oikein, kokeile korvata sitruunat perunoilla.

Havainnot

Kysy itseltäsi:

  • Miksi ajattelet, että meidän piti käyttää sinkki- ja kuparinauloja?
  • Miksi kello syttyy?
  • Miksi meidän on yhdistettävä Sitruuna 1 ja Sitruuna 2 toisiinsa?
  • Miten sitruunat ovat kuin paristo, kun ne on yhdistetty?
  • Mitä sitruunassa on, mikä sallii sen johtaa sähköä?
  • Mitä muita ruokia luulet johtavan sähköä?

Mitä tapahtuu

Kun laitat sinkin ja kuparin sitruunamehuun, se luo kemiallisen reaktion, joka muuttaa kemiallista energiaa sähköenergiaksi. Tämä energian muutos on voltaic-reaktio, joka muuttaa sitruunat voltaic-paristoksi. Kemialliset reaktiot työntävät elektroneja, jotka vapautuvat kummastakin metallista kuparijohdon kautta, ja koska metallit ovat erilaisia, elektroniit työntävät kovemmin toiseen suuntaan. Ne liikkuvat ympyrämuodossa, menen johtojen kautta kello-terminilaitteeseen ja takaisin sitruunaan, luoden sähkövirran, joka voi olla tarpeeksi voimakas kelloa varten. Kun sitruunamehu alkaa kuivua, reaktio heikkenee, ja sinun on vaihdettava "paristo".

Laajenna oppimista

Kokeile eri sitruunahedelmiä, appelsiinimehua tai limonadia nähdäksesi, miten ne toimivat voltaic-paristoina.

Previous:

Next: