بطارية البطاطس: فهم الطاقة الكيميائية والكهربائية: 13 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هل تعلم أنه يمكنك تشغيل مصباح كهربائي ببطاطس أو اثنتين فقط؟ يتم تحويل الطاقة الكيميائية بين المعدنين إلى طاقة كهربائية وتخلق دائرة بمساعدة البطاطس! ينتج عن هذا شحنة كهربائية صغيرة يمكن استخدامها لتشغيل الضوء.

هذا البرنامج التعليمي هو مثال رائع لكيفية ظهور الطاقة في العديد من الأشكال وكيف تستخدم المنتجات هذه الطاقة من أجل القيام بالعمل. تعمل بطارية البطاطس على تحويل الطاقة من مادة كيميائية إلى طاقة كهربائية للسماح للمصباح الكهربائي بالعمل (المعياران C و D).

اتبع Faith Davis و Cheyenne Balzer و Spencer White من خلال هذا البرنامج التعليمي من أجل صنع بطارية من البطاطس ، ونأمل أن تتعلم شيئًا عن استخدام الطاقة والتقنيات التي تستخدمها!

الخطوة 1: اجمع المواد

• 2 بطاطس (يمكن عمل المزيد إذا كنت تريد المزيد من الطاقة)
• 2 بنسات
• 2 من المسامير / البراغي المطلية بالزنك (معظم المسامير مطلية بالزنك بالفعل)
• 3 قطع من الأسلاك النحاسية
• مصباح LED صغير أو الفولتميتر

الخطوة 2: قم بفصل الأسلاك النحاسية لتناسب بيني

تحتاج إلى التأكد من أنك تجرد ما يكفي من الأسلاك لتلتف بإحكام حول العملة المعدنية.

الخطوة 3: قطع شق في كل حبة بطاطس

يجب أن يكون كل شق قادرًا على احتواء فلس واحد ، ولكن لا يلزم أن يكون دقيقًا لأنه يمكن دائمًا تعديله لاحقًا!

الخطوة 4: لف بيني بالأسلاك وضعها في البطاطس

يجب أن يتم وضع العملة المعدنية الملفوفة بالأسلاك بإحكام في الشق الذي قمت بإنشائه مسبقًا. قد يتطلب هذا بعض التعديل وقليلًا من القوة للحصول على العملة الصحيحة.

الخطوة 5: قص الطرف الآخر من الأسلاك النحاسية

على الجانب الذي لم يتصل به العملة المعدنية ، قم بقص السلك بالطول الذي تريده بين البطاطس الأخرى زائد بوصة أو اثنتين.

الخطوة 6: أدخل البرغي المطلي بالزنك في البطاطس

تريد ترك ما يكفي من البرغي للخارج حتى يلتف الطرف الآخر من السلك النحاسي ، لكن لا يزال المسمار محكمًا في البطاطس. تأكد من أن المسمار لا يمر عبر البطاطس! ستتطلب هذه الخطوة بعض القوة ، وسيكون أسهل إذا قمت بلفها بدلاً من محاولة تشويش البرغي هناك.

الخطوة 7: لف الطرف الآخر من السلك النحاسي حول البرغي

قم بتوصيل البطاطس معًا بالسلك الممتد من العملة المعدنية إلى البرغي.

الخطوة 8: كرر الخطوات من 2 إلى 4

قم بقطع شق جديد مقابل فلس واحد في البطاطس الثانية التي تحتوي بالفعل على المسمار وقم بتركيب السلك الجديد الملفوف بنس واحد في تلك البطاطس.

نصيحة: لقد قطعنا جميع أسلاكنا لتكون بنفس الطول بشكل عام لتسهيل الأمور لاحقًا.

الخطوة 9: كرر الخطوات من 6 إلى 7

أدخل مسمارًا في البطاطس التي تحتوي على فلس واحد فقط ، ثم قم بتوصيل سلك جديد بالمسمار.

الخطوة 10: مراجعة الاتصالات

في النهاية ، هذا ما يجب أن تبدو عليه الروابط. انظر بعناية إلى جوانب البطاطس. يجب أن تحتوي كل بطاطس في البطارية على جانب واحد من الزنك (برغي) وجانب نحاسي (بنس واحد) مع توصيل الأسلاك.

اترك سلكين ، أحدهما يذهب إلى فلس واحد والآخر إلى المسمار. ستتصل هذه الأسلاك بالمصباح أو الفولتميتر.

نصيحة: إذا أردت إضافة المزيد من البطاطس لمزيد من الطاقة ، فتأكد من اتباع هذا النمط! يجب أن تحتوي كل حبة بطاطس على برغي واحد وفلس واحد!

الخطوة 11: اختبر بطاريتك

ضع السلك المكشوف أسفل المصباح أو على أطراف الفولتميتر لترى بطاريتك وهي تعمل!

نصيحة: بالنسبة إلى حبتين من البطاطس فقط ، وجدنا أنها لا تنتج طاقة كافية لمصباح كهربائي. انتهى بنا الأمر بإضافة المزيد من البطاطس بعد أن اكتشفنا ذلك.

الخطوة 12: فكر وتعلم

كيف تعمل:

بطارية البطاطس هي نوع من البطاريات تُعرف بالخلية الكهروكيميائية. تتفاعل المواد الكيماوية الزنك والنحاس (في البرغي والبنس / السلك) مع بعضها البعض ، مما ينتج طاقة كيميائية. يتم تحويل هذه الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية عن طريق النقل التلقائي للإلكترون.

تعمل البطاطس كمنظم وإلكتروليت للمعدنين. هذا يعني أنه يفصل بين الزنك والنحاس ، مما يجبر الإلكترونات التي تحاول الانتقال من معدن إلى آخر للسفر عبر البطاطس وتشكيل دائرة. تستطيع الإلكترونات أن تتدفق عبر البطاطس لأنها تعمل كإلكتروليت. سيظل المعدنان يتفاعلان إذا لامسا بعضهما البعض بدون البطاطس ، ولكن بدون الحاجز والإلكتروليت ، لن تشكل الطاقة المنبعثة من التفاعل دائرة ، وهو ما يوصل الطاقة إلى المصباح الكهربائي.

عندما يتم توصيل السلكين بالمصباح ، تكمل هذه الدائرة ، وتضيء المصباح!

الخطوة 13: عملية التعلم لدينا

المشكلات التي قمنا بحلها: نظرًا لأننا وجدنا أن بطاريتين لا تستطيعان تشغيل مصباحنا ، فقد شعرنا بخيبة أمل من احتمال إظهار طاقة البطاطس فقط من خلال مقياس الفولتميتر. لحل هذه المشكلة ، قررنا إضافة المزيد من البطاطس. عندما لم ينجح ذلك وجدنا مصباح LED بدلاً من المصباح العادي المتوهج الذي كنا نستخدمه في البداية. أخيرًا ، تم تشغيل الضوء بأربع حبات بطاطس ومصباح LED فعال ، ولهذا أضفنا خيار إرفاق المزيد من البطاطس بالتعليمات ولماذا تقول موادنا لاستخدام لمبة LED ، على الرغم من أن صورتنا تتضمن المتوهج.

أفكار أخرى: تلاعبنا ببعض الأفكار قبل أن نقرر صنع مصباح كهربائي يعمل بالطاقة البطاطس وشرح كيف ولماذا يعمل. فكرنا في صنع توربينات رياح صغيرة أو توربينات مائية لإنتاج الكهرباء ، وتحدثنا على وجه التحديد عن المعيار M أو I لكننا قررنا رفضه بشكل أساسي لأن سبنسر كان لديه بعض المعرفة المسبقة حول كيفية جعل بطارية البطاطس تعمل. بالإضافة إلى ذلك ، أردنا أن نحاول استخدام البطاطس لشحن هواتفنا ، لكننا وجدنا أن الأمر يتطلب الكثير من البطاطس أكثر مما يمكننا تحمله. في النهاية ، كنا جميعًا سعداء بشرح الطاقة فيما يتعلق بالمعيار C و D من خلال مثال بطارية بطاطس.