Was ist eine Zitronenbatterie? (Mit Bildern)
Eine Zitronenbatterie ist ein klassisches wissenschaftliches Experiment, mit dem die Grundlagen eines chemischen Batteriesystems demonstriert werden. Um dieses Experiment durchzuführen, benötigt ein Wissenschaftler eine sehr saftige Zitrone, einen verzinkten oder verzinkten Stahlnagel und eine saubere Kupfermünze oder ein Stück Kupferkabel für den Haushalt. Der Wissenschaftler, der die Batterie herstellt, benötigt außerdem einen Draht mit Krokodilklemmen an jedem Ende und ein empfindliches Voltmeter. Voltmeter befinden sich normalerweise in der Stromversorgung eines Baumarkts, eines Elektronik-Hobbyfachgeschäfts oder eines Heimwerkerzentrums. Kleine Leuchtdioden (LED) und andere elektrische Geräte können ebenfalls zum Testen einer Zitronenbatterie verwendet werden, obwohl dies normalerweise zusätzliche Zitronen erfordert.
Wie es funktioniert
Eine Zitronenbatterie beruht auf Elektronen und einer chemischen Reaktion, die stattfindet, wenn Metalle in ein saures Gemisch eingebracht werden. Die Zitrone enthält eine bedeutende Menge sauren Safts, der in der wissenschaftlichen Terminologie ein "Elektrolyt" ist. Säure in einem Elektrolyten hilft dabei, die Atomstruktur von Metallen wie Kupfer und Zink aufzubrechen, wodurch einzelne Elektronen freigesetzt werden. Wenn ein Wissenschaftler einen Stromkreis erstellt, indem er die beiden Metalle mit einem Leiter verbindet, fließen die Elektronen als elektrische Ladung durch ihn, die auf einem Voltmeter oder einem anderen Gerät erfasst werden kann.
Batterie herstellen
Zuerst sollte der Wissenschaftler, der eine Zitronenbatterie herstellt, die Kupfermünze oder die Haushaltskupferverkabelung vorsichtig in ein Ende der Zitrone einführen und dann den verzinkten Nagel in das gegenüberliegende Ende einführen. Es ist wichtig, dass der Wissenschaftler darauf achtet, dass die beiden Metalle keinen Kontakt miteinander haben. Dies würde den Stromkreis schließen und das Halten der Metalle bei Berührung könnte zu einem leichten Stromschlag führen.
Anlegen der Ladung
Der Nagel und die Münze sind jetzt Elektroden. Sowohl Kupfer als auch Zink lassen Elektronen durch sie fließen, was bedeutet, dass sie als hervorragende elektrische Leiter gelten. Die Kupfermünze oder der Kupferdraht wird als positive (+) Elektrode angesehen, während der verzinkte Nagel eine negative (-) Elektrode ist.
Frei fließende Elektronen im Zitronensaftelektrolyten wollen sich natürlich von den negativen zu den positiven Elektroden bewegen. Wie schnell diese Elektronen fließen, wird als Stromstärke gemessen. Das Voltmeter erfasst dies, indem es die Spannung anzeigt, die den "elektrischen Druck" im Stromkreis anzeigt.
Messspannung
Eine einzelne Zitronenbatterie erzeugt keine nennenswerte Spannung, ein empfindliches Voltmeter sollte jedoch eine gewisse elektrische Leistung erfassen. Der Wissenschaftler sollte den positiven Clip eines Drahtes, das Ende mit einem roten Gehäuse, mit der Kupfermünze oder dem Kupferdraht verbinden. und der negative Clip, das Ende mit einer schwarzen Hülle, an dem verzinkten Nagel. Eine digitale Anzeige oder eine analoge Anzeige am Voltmeter sollte eine kleine Spannungszahl anzeigen, normalerweise weniger als ein Zehntel Volt. Dies reicht normalerweise nicht aus, um eine Digitaluhr zu betreiben oder eine Glühbirne mit Strom zu versorgen. Es zeigt jedoch, dass durch eine chemische Reaktion in der Zitronenbatterie elektrischer Strom erzeugt wurde.
Erhöhen der Ladung
Ein einzelliger Zitronenakku ist zwar funktionsfähig, liefert jedoch nur wenig aussagekräftige elektrische Ladung. Zusätzliche Spannung kann bereitgestellt werden, indem die Anzahl der Zellen oder Zitronen in der Batterie erhöht wird. Eine Reihe von Zitronen kann durch zusätzliche Drähte, die von der positiven Elektrode (Kupferteil) einer Zitrone zum negativen Ende (Zinknagel) einer anderen Zitrone geführt werden, als eine einzige Batterie fungieren.
Etwa vier auf diese Weise in Reihe geschaltete Zitronen sollten genug Strom liefern, um eine kleine LED zu zünden. Der Wissenschaftler sollte das Minuskabel von einem Ende der Zitrone an das LED-Kabel anschließen, das einem abgeflachten Bereich des Gehäuses am nächsten liegt. Er oder sie kann dann eine positive Leitung von der anderen Seite der Zitrone an die andere Leitung anschließen. In der Mitte der LED sollte ein schwaches, aber wahrnehmbares Leuchten aufleuchten. Der Batterie können zusätzliche Zitronen oder Zellen hinzugefügt werden, um eine höhere Ladung und ein noch helleres Leuchten zu erzielen.