Co je to citronová baterie?
Citronová baterie je klasický vědecký experiment používaný k demonstraci základů chemického bateriového systému. K provedení tohoto experimentu potřebuje vědec jeden velmi šťavnatý citron, galvanizovaný nebo pozinkovaný ocelový hřebík a čistou měděnou minci nebo část měděných kabelů pro domácnost. Vědec vyrábějící baterii také potřebuje drát s aligátorovými sponami na každém konci a citlivým voltmetrem. Voltmetry lze obvykle nalézt v sekci dodávky elektřiny v železářství, v elektronickém hobby obchodě nebo v domovském vylepšovacím centru. K testování citronové baterie lze použít i malé světelné diody (LED) a další elektrická zařízení, i když to obvykle vyžaduje další citrony.
Jak to funguje
Citronová baterie se spoléhá na elektrony a chemickou reakci, ke které dochází, když jsou kovy zavedeny do kyselé směsi. Citron obsahuje významné množství kyselé šťávy, která je ve vědecké terminologii „elektrolytem“. Kyselina v elektrolytu pomáhá rozkládat atomovou strukturu kovů, jako je měď a zinek, což způsobuje uvolňování jednotlivých elektronů. Když vědec vytvoří obvod, spojením těchto dvou kovů s dirigentem protékají elektrony skrz něj jako elektrický náboj, který lze detekovat na voltmetru nebo jiném zařízení.
Výroba baterie
Nejprve by vědec vytvářející citronovou baterii měl opatrně vložit měděnou minci nebo měděnou kabeláž pro domácnost do jednoho konce citronu a pak vložit pozinkovaný hřebík na opačný konec. Je důležité, aby vědec, který to dělá, zajistil, aby tyto dva kovy navzájem nekontaktovaly. To by uzavřelo obvod a držení kovů, zatímco se dotknou, by mohlo vést k mírnému úrazu elektrickým proudem.
Vytvoření poplatku
Hřebík a mince se nyní staly elektrodami. Měď i zinek umožňují elektronům protékat, což znamená, že jsou považovány za vynikající vodiče elektřiny. Měděná mince nebo drát je považována za kladnou (+) elektrodu, zatímco zinek potažený hřebík je zápornou (-) elektrodou.
Volně tekoucí elektrony, které se nacházejí v elektrolytu citronové šťávy, se přirozeně chtějí pohybovat od záporných k kladným elektrodám. Jak rychle se tok těchto elektronů měří jako proud. Voltmetr to zachytí zobrazením napětí, které ukazuje „elektrický tlak“ pracující v obvodu.
Měření napětí
Jediná citronová baterie nevytváří významné množství napětí, ale citlivý voltmetr by měl detekovat nějaký elektrický výstup. Vědec by měl připojit kladnou svorku drátu, konec s červeným pouzdrem, k měděné minci nebo drátu; a záporný klip, konec s černým pouzdrem, k pozinkovanému hřebíku. Digitální odečet nebo analogový číselník na voltmetru by měl ukazovat malé číslo napětí, obvykle menší než jedna desetina voltu. To obvykle nestačí pro provoz digitálních hodin nebo napájení žárovky, ale ukazuje, že elektrický proud byl generován chemickou reakcí v citronové baterii.
Zvýšení poplatku
Zatímco jednobuněčná citronová baterie je funkční, poskytuje malý smysluplný elektrický náboj. Další napětí může být zajištěno zvýšením počtu článků nebo citronů v baterii. Série citronů může fungovat společně jako jediná baterie prostřednictvím dalších vodičů připojených od kladné elektrody, měděné části, jednoho citronu k zápornému konci, zinkového hřebíku, jiného.
Přibližně čtyři citrony zapojené do série tímto způsobem by měly poskytovat dostatek energie pro rozsvícení malé LED. Vědec by měl připojit záporný vodič z jednoho konce citronu na drát LED nejblíže ke zploštělé oblasti pouzdra. Pak může připojit pozitivní vodič z druhého citronu k druhému drátu. Ve středu LED by se mělo rozsvítit matné, ale zřetelné světlo; k baterii lze přidat další citrony nebo články pro větší nabití a ještě jasnější záři.