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Expériences scientifiques pour les enfants :fabriquez une horloge en citron

En savoir plus sur l'électricité

Expériences scientifiques pour les enfants :fabriquez une horloge en citron

Dans le cadre d'une génération d'enfants qui grandissent dans un monde de plus en plus vert et soucieux de l'environnement, des choses comme les ampoules basse consommation et les voitures hybrides sont la norme pour votre enfant. Fabriquer une horloge qui fonctionne à l'énergie des agrumes n'est pas seulement un moyen puissant de renforcer l'idée qu'il existe des sources d'énergie alternatives partout, mais c'est aussi un excellent moyen pour elle d'en apprendre davantage sur l'électricité et les matériaux conducteurs. Notez que bien que l'utilisation de pinces crocodiles soit idéale pour cette expérience, vous ne pouvez les utiliser que si les bornes du compartiment à piles de l'horloge sont suffisamment grandes pour être clipsées. Si ce n'est pas le cas, vous devrez utiliser du ruban électrique pour fixer les extrémités du fil aux bornes.

Compétences pratiquées

• Méthode scientifique
• Compréhension de base du fonctionnement de l'électricité
• Exploration de matériaux conducteurs

Ce dont vous avez besoin

• 2 gros citrons ou autres agrumes
• 3 fils de cuivre d'environ 1 pied de long chacun
• 2 pièces de monnaie en cuivre ou clous en cuivre
• 2 gros clous en zinc galvanisé (d'au moins 2 pouces de long)
• Horloge alimentée par batterie (qui utilise une seule batterie et n'a pas non plus de cordon de prise)
• 2 pinces crocodiles (électriques) ou ruban électrique
• Pile AA
• Papier et crayon
• Marqueur permanent

En savoir plus sur l'électricité, les électrons et les batteries

• Vous et votre enfant pouvez regarder la pile AA ensemble pour noter qu'une extrémité porte un signe "+" et que l'autre extrémité porte un signe "-". Celles-ci sont appelées bornes positives et négatives. Pour une exploration plus approfondie, ouvrez le compartiment à piles de l'horloge et notez qu'il possède également des bornes positives et négatives.
• De minuscules particules d'électricité appelées électrons peuvent voyager entre une borne négative et une borne positive, s'il y a quelque chose qui les relie qui permet à ces électrons de circuler entre eux. Cette connexion est connue sous le nom de conducteur, et certains matériaux, dont le zinc et le cuivre, sont de bien meilleurs conducteurs que d'autres matériaux. Lorsque deux métaux différents sont utilisés comme bornes, les électrons poussent plus fort dans une direction que dans l'autre, créant un courant.
• Dans les appareils alimentés par batterie, la batterie elle-même produit des électrons par une réaction chimique qui se produit lorsqu'un circuit conducteur est créé en plaçant la batterie entre les bornes positive et négative dans un compartiment de batterie. La réaction chimique n'a lieu que lorsque la batterie est en place.
• Lorsque des matériaux conducteurs sont placés dans des solutions et des jus acides (comme ceux que l'on trouve dans les agrumes), cela crée également une réaction chimique. Cette réaction décompose la structure du métal, libérant des électrons dans la solution.

Réalisez votre expérience

Créer une hypothèse

1. Passez en revue les informations de base sur l'électricité et les piles ici avec votre enfant pour vous assurer qu'il a une compréhension de base du fonctionnement des piles et de la conduction. Montrez à votre enfant les matériaux que vous avez et dites-lui que vous allez les utiliser pour faire fonctionner l'horloge sans pile.
2. Identifiez chacun des matériaux par son nom et sa composition (par exemple, un clou en cuivre, un clou en zinc ongle), et demandez-lui de prédire ce qui se passera si vous reliez tous ces matériaux ensemble.
3. Demandez-lui de faire un schéma de base de ce qu'elle pense que vous devez faire et de ce qui se passera. Cela lui servira de plan et d'hypothèse.

Comment jouer

1. Fixez solidement une extrémité d'un morceau de fil de cuivre juste en dessous de la tête de l'un des clous en zinc en l'enroulant autour du clou. Attachez une petite pince crocodile à l'autre extrémité du fil. Si vous n'avez pas de pinces crocodiles, laissez l'extrémité du fil telle quelle.
2. Attachez l'extrémité d'un deuxième morceau de fil de cuivre à un clou en cuivre en le tordant autour du clou (ou, si vous êtes à l'aide d'un sou, fixez-le avec du ruban isolant). Attachez l'autre pince crocodile à l'autre extrémité de ce fil. Encore une fois, si vous n'avez pas de pinces crocodiles, laissez l'extrémité de ce fil tel quel.
3. Fixez un clou en zinc à une extrémité du troisième morceau de fil et un clou en cuivre (ou penny) à l'autre fin.
4. Mettez de côté le câblage pour un moment et préparez les citrons. Utilisez un marqueur permanent pour étiqueter un citron comme Citron 1 et l'autre comme Citron 2. Ensuite, vous devez desserrer la pulpe à l'intérieur et libérer une partie du jus dans les citrons sans casser les pelures en pressant doucement les citrons et/ou en les roulant sur une table en exerçant une légère pression.
5. Placez le Citron 1 et le Citron 2 l'un à côté de l'autre sur une table. Localisez le fil attaché au premier clou de zinc et enfoncez le clou dans le citron 1, en vous assurant que le clou perce la peau et est enfoncé dans la partie pulpeuse du citron mais ne sort pas de l'autre côté du citron.
6. Localisez le fil attaché au clou ou au penny en cuivre. Enfoncez ce clou dans le citron 2 (ou coupez une fente profonde dans le citron et placez le centime dans la fente).
7. Ensuite, prenez le fil avec un clou en cuivre à une extrémité et le clou en zinc à l'autre finir. Enfoncez le clou en zinc dans le citron 2, à environ 2,5 cm du clou en cuivre ou de la pièce de monnaie déjà enfoncée dans le citron. le clou de zinc déjà encastré. 9. Connectez l'extrémité libre du fil du citron 1 à l'horloge en clipsant la pince crocodile sur l'une des bornes de la batterie de l'horloge. Si vous n'avez pas de pinces crocodiles, attachez l'extrémité du fil à la borne avec du ruban électrique. Complétez le circuit en attachant l'extrémité libre du fil dans Lemon 2 à l'autre borne de la batterie de la même manière. L'achèvement du circuit devrait alimenter l'horloge. Si l'horloge ne fonctionne pas, il se peut que les connexions soient desserrées, que les extrémités des fils connectés à l'horloge soient attachées aux mêmes métaux ou que le courant du citron soit tout simplement trop faible. Si toutes les connexions sont bonnes, essayez de remplacer les citrons par des pommes de terre.

Observations

Demandez-vous :

• Pourquoi pensez-vous que nous devions utiliser des clous en zinc et en cuivre ?
• Pourquoi l'horloge s'allume-t-elle ?
• Pourquoi devons-nous connecter Lemon 1 et Lemon 2 l'un à l'autre ?
• En quoi les citrons ressemblent-ils à une pile lorsqu'ils sont attachés ?
• Qu'y a-t-il dans le citron qui lui permet de conduire l'électricité ?
• Selon vous, quels autres aliments conduiraient l'électricité ?

Que se passe-t-il

Lorsque vous mettez du zinc et du cuivre dans le jus de citron, cela crée une réaction chimique qui transforme l'énergie chimique en énergie électrique. Ce changement d'énergie est une réaction voltaïque, qui transforme les citrons en une pile voltaïque. Les réactions chimiques poussent les électrons qui sont libérés de chaque métal à travers le fil de cuivre et, parce que les métaux sont différents, les électrons poussent plus fort dans une direction. Ils se déplacent dans une direction circulaire, traversant les fils jusqu'aux bornes de l'horloge et retournant au citron, produisant un courant électrique qui peut être suffisamment puissant pour alimenter l'horloge. Une fois que le jus de citron commence à sécher, la réaction s'atténuera et vous devrez changer la "pile".

Prolongez l'apprentissage

Essayez d'utiliser différents agrumes, jus d'orange ou sodas pour voir comment ils fonctionnent comme des piles voltaïques.