趣味水果电池的制备Word文件下载.doc
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这些实验也可以在社团中展开。
参考文献:
[1]韩凤荣.从“水果电池”提起——“电压”2012
[2]王朝祥.探究影响水果电池电动势和内阻的因素2013
[3]梁宝裕,刘道才,曾嘉丽,周代芬.探究影响水果电池电动势和内阻的因素2013
[4]郝志国.浅析创新实验题目——测“水果电池”的电源电动势和内阻2010
[5]刘丽艳.趣味小实验——全方位的收获2010
[6]韩春宏.高中化学课堂教学生活化实践研究2014
[7]翟文平.在初中物理教学中如何进行创新教育2010
三、实验部分
1.1.1选择水果与相应的电极
实验用品:
水果:
苹果、梨、柠檬、橙子
电极:
一元硬币(镍)、得力剪刀(铁碳合金)、铜丝(导线)、易拉罐(铝)、五角硬币
实验步骤:
1.取一种水果,将两种不同材质的电极插入。
2.将万用电表表笔分别连接两极,读取电压读数并记录。
3.连接电阻(阻值大约在100欧姆),将万用电表表笔分别连接两极,读取电流读数并记录。
实验数据(表一):
一个苹果
电极
电流
电压
一元硬币,一把得力剪刀
10微安
0.25伏
一个铝片,一把得力剪刀
3微安
0.24伏
一个柠檬
0.10伏
一元硬币,一个铝片
0.10微安
0.40伏
一个梨
3.40微安
0.22伏
一把得力剪刀,一个铝片
1.30微安
0.13伏
一个橙子
铝片,一把得力剪刀
20.3微安
0.51伏
表一
实验结果与分析:
通过对以上数据的分析与比较,我们发现橙子产生的电流最大——20.3微安(图1),于是我们决定将橙子作为选定的水果,将铝、铁作为电极。
但此次实验中,铜丝仅仅是作为导线适用,我们根据金属活动性顺序将铜作为备选电极。
图1
1.1.2拓展实验
实验背景:
为提高电流,提升实验效果,咨询老师并查阅资料[1]发现,两个电极之间的距离可能会影响电流的大小,即距离越大电流越小。
于是,我们开展实验验证这一猜想。
实验材料:
一个脐橙,10片铝片,一把得力剪刀
1.将剪刀的一脚与10片铝片作为电极插入脐橙中
2.将限流电阻串联进电路中
3.改变电极间距离,测量电流值
距离(cm)
(微安)
0.5
20.3
1
7.8
1.5
9.8
2
20.1
2.5
11.7
3
12.3
3.5
12.2
与猜想不同,电流大小不呈线性递减(图3)。
在电极相距0.5cm(图1)和2cm(图2)时,达到峰值。
当两极距离尽可能近时,电流值较大。
图1图2
图3
参考文献:
[1]席艳丽.利用手持技术对水果电池的实验探究2010
1.2果汁管型电池
设计趣味水果电池装置,希望通过晶体二极管发光提高趣味性。
百事可乐罐,脐橙,吸管,海绵,铜丝,发光二极管,砂纸(图1)
1.将百事可乐罐罐身剪下,用砂纸打磨正反两面,去掉涂层。
将得到的铝片剪成一样大小的小铝片,10小片为一组。
2.将吸管剪成相同长度的小管,塞入海绵。
3.向小管中滴入橙汁。
4.用铜丝将每组小铝片牢牢卷住,并将每组小铝片与另一头的铜丝插入小管的海绵中(图2)。
5.用铜丝将每组小管串联,同时将发光二极管与限流电阻串联进电路,构成原电池(图3)。
6.用电流表测出电压U=0.42V(图4),但LED小灯未发光。
测得出电压0.42V,发光二极管未发光。
1.实验装置过于微小,虽然看似有趣,但准备过程繁琐,手工搭建不方便,装置易脱落,为趣味实验的开展和完成造成干扰。
2.装置构成的原电池未能使晶体二极管发光,总结原因:
电流过小;
接触不良。
图1.实验用品
图2.串联着发光二极管的部分电路
图3.整个实验装置
图4.测得的电压值
1.3隔膜实验
希望使装置美观,搭建简便,同时通过增加串联个数,增大电流。
此次实验没有选择橙子,因为橙子汁水容易飞溅,而且切开的过程会导致大量汁水流失。
所以选择了苹果。
实验器材:
苹果,普通塑料膜,铜丝,砂纸打磨过的铝片,晶体二极管,限流电阻,万用电表
1.将苹果分为8块,用塑料隔膜包裹(图1)。
2.在每块苹果上插上铝片、铜丝,形成原电池。
3.将8块苹果串联,并连上限流电阻,测量电流(图2)。
4.串联晶体二极管。
实验过程中发现装置的制作过程仍比较复杂,成果也并不美观。
而且电流还是很小,所以暂时放弃这个方案。
图2
1.4铜铝板实验
希望改进接触不良的问题,增大电流,同时简化实验。
铜板、铝板、海绵、橙子(汁)、铜丝、晶体二极管、限流电阻、万用电表、剪刀
1.将铜板和铝板剪成同样大小
2.将海绵切成薄片,并浸饱橙汁
3.按铜—海绵—铝的顺序搭成多组小电池
4.将它们叠在一起,保证一组的铝板与另一组的铜板相连(图1)
5.连上限流电阻,用万用电表测量电流,并读数(图2)
6.连接晶体二极管,看能否发光
7.改变电池组个数,看电流读数
实验数据:
三组
四组
电流(mA)
1.2
电流还不足以点亮晶体二极管,但相较之前的20.3微安,提高了10倍,效果还是比较显著的。
没能点亮的原因分析如下:
首先,铜板与铝板之间的接触还要再注意——有些连接处金属会因弯曲而接触不良(图1的圆圈处);
其次,铝表面容易被氧化,形成致密的氧化膜,从而阻碍实验进行。
实验数据也并不像我们想象的那样,随着电池组个数的增加而增大。
我们猜想是因为果汁在实验过程中不断被消耗(流失)的原因。
2mA
1.5铜铁板电池
分析铜铝板电池的实验结果,认为铝表面的氧化膜对实验结果起到了一定的干扰作用,于是改用铁板实验。
铜板、铁板、海绵、橙子(汁)、铜丝、晶体二极管、限流电阻、万用电表、剪刀
1.将铜板和铁板剪成同样大小。
2.将海绵切成薄片,并浸饱橙汁。
3.按铜—海绵—铁的顺序搭成5组小电池。
4.将它们叠在一起,保证一组的铁板与另一组的铜板相连。
5.连上限流电阻,用万用电表测量电流,并读数。
6.连接晶体二极管,看能否发光。
电流表读数为4.5mA(图1),晶体二极管未发光。
电流读数较前几次实验已有增加。
为使晶体二极管发光,达到趣味效果的目的,将在之后的实验里使用灵敏度更高的发光二极管,来代替现在用的指示型二极管。
图1
四、总结:
本课题包含五个实验,都围绕水果电池展开。
在实验过程中不断改进实验装置,使实验更便捷,但多次实验都未能使晶体二极管发光。
本课题达到了趣味实验的目的。
搭建了多种装置,由复杂装置向简易装置转变。
整个过程都充满趣味性,适合初学化学者培养对化学的兴趣。
至于让晶体二极管发光,将在之后的实验里使用灵敏度更高的发光二极管,来代替现在用的指示型二极管。
五、展望
1.使晶体二极管发光
2.设计能应用于生活的微型水果电池装置