Hvad er et citronbatteri?

Et citronbatteri er et klassisk videnskabseksperiment, der bruges til at demonstrere det grundlæggende i et kemisk batterisystem. For at gennemføre dette eksperiment har en videnskabsmand brug for en meget saftig citron, en galvaniseret eller zinkbelagt stålspik og en ren kobbermønt eller et afsnit af husholdningskobberledninger. Videnskabsmanden, der fremstiller batteriet, har også brug for en ledning med alligatorklips i hver ende og et følsomt voltmeter. Voltmetre kan normalt findes i det elektriske forsyningsafsnit i en isenforretning, elektronisk hobbybutik eller hjemmeforbedringscenter. Små lysemitterende dioder (LED'er) og andre elektriske enheder kan også bruges til at teste et citronbatteri, skønt dette typisk kræver yderligere citroner.

Hvordan det virker

Et citronbatteri er afhængig af elektroner og en kemisk reaktion, der finder sted, når metaller introduceres til en sur blanding. Citronen indeholder en betydelig mængde sur juice, som i videnskabelig terminologi er en "elektrolyt." Syre i en elektrolyt hjælper med at nedbryde atomstrukturen i metaller, som kobber og zink, hvilket medfører frigivelse af individuelle elektroner. Når en videnskabsmand opretter et kredsløb, ved at forbinde de to metaller med en leder, strømmer elektronerne gennem det som en elektrisk ladning, som kan detekteres på et voltmeter eller en anden enhed.

Fremstilling af batteriet

Først skal forskeren, der skaber et citronbatteri, omhyggeligt indsætte kobbermønten eller husholdningskobberledninger i den ene ende af citronen og derefter indsætte den galvaniserede søm i den modsatte ende. Det er vigtigt for forskeren, der gør dette, for at sikre sig, at de to metaller ikke kommer i kontakt med hinanden. Dette ville lukke kredsløbet, og at holde metaller, mens de rører, kan resultere i et mildt elektrisk stød.

Oprettelse af opladningen

Neglen og mønten er nu blevet elektroder. Både kobber og zink tillader elektroner at strømme gennem dem, hvilket betyder, at de betragtes som fremragende elektriske ledere. Kobbermønten eller -tråden betragtes som en positiv (+) elektrode, mens den zinkbelagte negle er en negativ (-) elektrode.

Fritflydende elektroner, der findes i citronsaftelektrolytten, ønsker naturligvis at bevæge sig fra de negative til de positive elektroder. Hvor hurtigt disse elektronstrømme måles som strømstyrke. Voltmeteret opsamler dette ved at vise spænding, der angiver det "elektriske tryk", der fungerer inden i kredsløbet.

Måling af spænding

Et enkelt citronbatteri producerer ikke en betydelig mængde spænding, men et følsomt voltmeter skal detektere noget elektrisk output. Videnskabsmanden skal forbinde det positive klip af en ledning, enden med et rødt hus, til kobbermønten eller -tråden; og den negative klip, enden med et sort kabinet, til den galvaniserede søm. En digital aflæsning eller et analogt urskive på voltmeteret skal vise et lille spændingsnummer, normalt mindre end en tiendedel af en volt. Dette er typisk ikke nok til at køre et digitalt ur eller drive en pære, men det viser, at der er genereret en elektrisk strøm gennem en kemisk reaktion i citronbatteriet.

Forøgelse af gebyret

Mens et encelle citronbatteri er funktionelt, giver det kun lidt meningsfuld elektrisk opladning. Ekstra spænding kan leveres ved at øge antallet af celler eller citroner i batteriet. En serie citroner kan fungere sammen som et enkelt batteri gennem yderligere ledninger fastgjort fra den positive elektrode, kobberdel, af en citron til den negative ende, zinknagel, fra en anden.

Cirka fire citroner, der er forbundet i serie på denne måde, bør give nok strøm til at tænde en lille LED. Forskeren skal forbinde den negative leder fra en ende citron til LED-ledningen tættest på et fladt område af foringsrøret. Han eller hun kan derefter forbinde en positiv leder, fra den anden ende citron, til den anden ledning. En svag, men mærkbar glød skal lyse i midten af ​​lysdioden; ekstra citroner eller celler kan sættes til batteriet for større opladning og en endnu lysere glød.