Wat is een citroenbatterij?

Een citroenbatterij is een klassiek wetenschappelijk experiment dat wordt gebruikt om de basisprincipes van een chemisch batterijsysteem te demonstreren. Om dit experiment uit te voeren, heeft een wetenschapper een zeer sappige citroen nodig, een verzinkte of verzinkte stalen spijker en een schone koperen munt of een deel van de koperen bedrading van huishoudens. De wetenschapper die de batterij maakt, heeft ook een draad met krokodillenklemmen aan elk uiteinde en een gevoelige voltmeter nodig. Voltmeters zijn meestal te vinden in het gedeelte elektrische voeding van een bouwmarkt, elektronische hobbywinkel of een centrum voor woningverbetering. Kleine Light-Emitting Diodes (LED's) en andere elektrische apparaten kunnen ook worden gebruikt om een ​​citroenbatterij te testen, hoewel dit meestal extra citroenen vereist.

Hoe het werkt

Een citroenbatterij is afhankelijk van elektronen en een chemische reactie die plaatsvindt wanneer metalen worden geïntroduceerd in een zuur mengsel. De citroen bevat een aanzienlijke hoeveelheid zuur sap, wat in wetenschappelijke terminologie een 'elektrolyt' is. Zuur in een elektrolyt helpt de atomaire structuur van metalen, zoals koper en zink, af te breken, waardoor individuele elektronen vrijkomen. Wanneer een wetenschapper een circuit creëert, door de twee metalen met een geleider te verbinden, stromen de elektronen erdoorheen als een elektrische lading, die kan worden gedetecteerd op een voltmeter of een ander apparaat.

De batterij maken

Eerst moet de wetenschapper die een citroenbatterij maakt de koperen munt of de koperen bedrading van het huishouden voorzichtig in het ene uiteinde van de citroen steken en vervolgens de gegalvaniseerde nagel in het andere uiteinde steken. Het is belangrijk dat de wetenschapper dit doet om ervoor te zorgen dat de twee metalen geen contact met elkaar maken. Dit zou het circuit sluiten en het vasthouden van de metalen terwijl ze elkaar raken, kan een milde elektrische schok veroorzaken.

De lading creëren

De spijker en de munt zijn nu elektroden geworden. Zowel koper als zink laten elektronen erdoorheen stromen, wat betekent dat ze als uitstekende geleiders van elektriciteit worden beschouwd. De koperen munt of draad wordt beschouwd als een positieve (+) elektrode, terwijl de verzinkte nagel een negatieve (-) elektrode is.

Vrij stromende elektronen die in de elektrolyt van citroensap worden aangetroffen, willen natuurlijk van de negatieve naar de positieve elektroden gaan. Hoe snel deze elektronen stromen wordt gemeten als stroomsterkte. De voltmeter pikt dit op door het weergeven van spanning, die de "elektrische druk" aangeeft die in het circuit werkt.

Spanning meten

Een enkele citroenbatterij produceert geen significante hoeveelheid spanning, maar een gevoelige voltmeter moet een bepaald elektrisch vermogen detecteren. De wetenschapper moet de positieve klem van een draad, het uiteinde met een rode behuizing, verbinden met de koperen munt of draad; en de negatieve clip, het uiteinde met een zwarte behuizing, op de gegalvaniseerde nagel. Een digitale uitlezing of analoge wijzerplaat op de voltmeter moet een klein spanningsnummer tonen, meestal minder dan een tiende van een volt. Dit is meestal niet voldoende om een ​​digitale klok te laten werken of een gloeilamp te voeden, maar het toont wel aan dat een elektrische stroom is gegenereerd door een chemische reactie in de citroenbatterij.

De lading verhogen

Hoewel een eencellige citroenbatterij functioneel is, biedt deze weinig betekenisvolle elektrische lading. Extra spanning kan worden geleverd door het aantal cellen of citroenen in de batterij te vergroten. Een reeks citroenen kan samen als een enkele batterij functioneren via extra draden die zijn bevestigd van de positieve elektrode, het kopergedeelte, van de ene citroen aan het negatieve uiteinde, de zinknagel, van een andere.

Ongeveer vier citroenen die op deze manier in serie zijn geschakeld, moeten voldoende vermogen leveren om een ​​kleine LED te verlichten. De wetenschapper moet de negatieve draad van het ene uiteinde citroen verbinden met de LED-draad het dichtst bij een afgeplat gebied van de behuizing. Hij of zij kan vervolgens een positieve draad, vanaf de andere citroen, aansluiten op de andere draad. Een zwakke maar merkbare gloed zou in het midden van de LED moeten branden; extra citroenen of cellen kunnen aan de batterij worden toegevoegd voor een grotere lading en een nog helderdere gloed.