تعتبر التجارب الفنية البسيطة مفيدة جدًا للأطفال ، وهذا هو قضاء الوقت معًا ، وغرس المهارات ، وفهم المصممين الصغار ، والأساسيات ، أن الأرغفة ، كما هو الحال في الرسوم المتحركة الشهيرة ، لا تنمو على الأشجار.
هذه المرة ، قررنا عمل أبسط مصدر كيميائي للتيار ، ومحاولة تطبيقه على أي شيء عملي. بالحديث عن التطبيق العملي ، تجدر الإشارة إلى أنه قبل بضعة أجيال فقط ، تم تقديم هواة الراديو لتزويد مستقبلات راديو ومكبرات الراديو الخاصة بالبطارية ، لتصنيع عدة أنواع من الخلايا أو البطاريات الجلفانية للإنتاج المستقل. هذه هي عناصر Leklanshe و Popov [1] ص 9 ... 18 ، أو بطارية الرصاص أو البوتاس أو الغاز [1] ، ص 22 ... 28. تم توصيل العديد من العناصر ذات التيار العالي نسبيًا ببطارية متوهجة (خيوط متوهجة للأنابيب اللاسلكية) ، وعشرات من العناصر الأصغر ، إلى بطارية أنود ، والتي يمكن أن يصل جهدها إلى 60-80 فولت. كانت البطاريات "رطبة" - مع إلكتروليت سائل وتحتاج إلى رعاية وصيانة.
لذا خلية كلفانية ، بضع كلمات "كيف؟" و "لماذا"؟ يحدث التيار الكهربائي عندما تتفاعل المعادن. في هذه الحالة ، يحدث فرق جهد مختلف (الجهد). مرة أخرى في عام 1793 ، أسس أليساندرو فولتا ، الذي أنشأ خلية كلفانية (Volta pole) ، النشاط النسبي للمعادن المعروفة آنذاك: Zn ، Pb ، Sn ، Fe ، Cu ، Ag ، Au. اتضح أن "قوة" الخلية الجلفانية كانت أكبر ، كلما كانت المعادن في هذا الصف أبعد (سلسلة الفولتية).
في وقت لاحق ، لتنظيم البيانات ، تم أخذ إمكانات "قطب الهيدروجين" كمرجع صفر. بعد قياس إمكانات المعادن المقترنة به ، تم ترتيب المعادن التجريبية على التوالي. كان الجدول الناتج يسمى "السلسلة الكهروكيميائية للضغوط المعدنية" وفي خزانة الكيمياء ، يجب تعليقها بجوار النظام الدوري وصورة دميتري إيفانوفيتش.
يعد عدد من الضغوط المعدنية وسيلة مفيدة ، في حالتنا ، نحن ، مثل أليساندرو فولتا ، سنعرف - كلما تم فصل المعادن عن بعضها البعض ، كلما زاد التوتر.
في تجاربنا ، مثل الكلاسيكيات ، استخدمنا النحاس والزنك.عندما يتم غمر الصفائح في المنحل بالكهرباء ، بينها وبين لوحة الزنك ، يحدث تفاعل كيميائي ، ونتيجة لذلك تتراكم الشحنات السلبية على اللوحة ويتم شحنها بشكل سلبي. نتيجة للتفاعل الذي يحدث في الخلية الجلفانية ، يذوب قطب الزنك تدريجياً.
على القطب النحاسي ، أثناء تشغيل الخلية الجلفانية ، تتشكل فقاعات هيدروجينية صغيرة تعزل سطح النحاس عن المنحل بالكهرباء. تسمى هذه الظاهرة ، في الخلية الجلفانية فهي ضارة ، فهي تكافح معها. لإزالة الهيدروجين الذي تم إطلاقه ، يتم إدخال مواد تسمى الهيدروجين في المنحل بالكهرباء. في دورها غالبا ما تكون مركبات المنغنيز وكبريتات النحاس. في التجارب البسيطة ، يمكن استخدام برمنجنات البوتاسيوم في الصيدلة.
ما استخدمناه للتجربة.
الأجهزة والمواد.
لتجميع الخلايا الجلفانية ، مثل أقطاب النحاس ، يمكنك استخدام الأسلاك والأسلاك والرقائق. يمكن استخلاص الزنك من العناصر الجافة ، ويمكن استخدام المنتجات المجلفنة. بدلاً من الزنك ، يمكنك محاولة استخدام قطب كهربائي من الألومنيوم أو الحديد. كلوريد الصوديوم للكهرباء ، قليل من سلك التركيب الناعم. أنت بالتأكيد بحاجة إلى الفولتميتر أو المتعدد ، قطع الأسلاك ، مقص. كأوعية ، يمكن استخدام حاويات غير معدنية ذات حجم مناسب. الزجاج ، أكثر ملاءمة من الأكواب البلاستيكية الخفيفة - فهي أثقل وأكثر استقرارًا وأكثر صعوبة في الطرق. إنه جيد جدًا إذا كان هناك حمل منخفض الجهد منخفض التيار - راديو بسيط ، ساعة كوارتز ، إلخ.
بطارية "الجهد العالي" من الأسلاك والمسامير.
مفتونًا ببساطة التفاصيل ، والجهد العالي نسبيًا ، حاولنا تجميع مثل هذه البطارية. يتم استخدام زوج من المعادن "الكلاسيكية" - النحاس والزنك - هنا. الفكرة هي استخدام السحابات المجلفنة كقطب كهربائي من الزنك. برشاقة. من الواضح أن هذا العنصر غير مصمم للعمل على المدى الطويل - طبقة رقيقة من الزنك ستذوب بسرعة ، ومع ذلك ، هذا ليس مهمًا لتجربة قصيرة المدى. لكن المسامير أو المسامير المجلفنة ممتلئة في كل مكان.
يتم استخدام السلك أيضًا كقطب نحاسي - أيضًا مادة متاحة على نطاق واسع ، بالإضافة إلى ذلك - التركيب الأكثر ملاءمة للعناصر في البطارية - يتم توصيل جميع العناصر في سلسلة - بالإضافة إلى واحد إلى ناقص التالي. في هذه الحالة ، يتم جمع الجهد ، ويظل التيار كما هو.
دعنا نبدأ.
بعد تحديد العدد المطلوب من السحابات المجلفنة بالطول المطلوب ، وجدنا سلكًا نحاسيًا مناسبًا. هذا سلك متعرج في عزل الورنيش. قطر السلك حوالي 0.5 ملم.
ينظف القطب عازل الورنيش ، عدة مرات ، مع جهد سحب السلك من خلال جلد جلخ مزدوج الطي متوسط الحجم.
بعد ذلك ، يقوم بإعداد زوج من الأقطاب الكهربائية - تحت رأس المسمار الذاتي التنصت ، ويلف بإحكام اثنين أو ثلاثة لفات من الأسلاك ويقطع الفائض.
تجميع البطارية - تم استخدام الحوض الصغير كحاوية لتجميد الثلج. يمكنك استخدام الخلايا من الحلويات المعبأة ، ومع ذلك ، فهي أكثر دقة. بعد تثبيت الأقطاب الكهربائية على الجدران بين الخلايا ، نملأ الحاويات بالكهرباء. استخدمنا محلول ملح الطعام - ملعقة طعام مع شريحة 0.5 لتر من الماء الدافئ. لملئها ، من السهل جدًا استخدام حقنة طبية.
وجدنا بضعة مسامير إضافية للأقطاب الكهربائية وأضفنا عناصر إلى البطارية ، وهذا ما حصلنا عليه. الجهد عند حمولة عالية المقاومة (مقاومة المدخلات الفولتميتر الرقمي) كبير ، ولكن في أي حمولة ، مهما كانت ملحوظة ، ينخفض بشكل ملحوظ.
حاول القيام بذلك خلية جلفانية مماثلة (بطارية) مع أقطاب كهربائية أكبر.
كحاوية ، استخدمنا برطمانًا نصف لتر (اثنان) ، ستناسبه لوحات من مساحة كبيرة. كأقطاب كهربائية ، أخذنا رقيقة من النحاس والزنك - بقايا زجاج من عنصر "جاف" في المصنع ، تم تفكيكها أثناء إنتاج الجرافيت طلاء حراري.
قمنا بتنظيف بقايا الأملاح البلورية المجففة بفرشاة سلكية وقص لوحين بمقص تقريبًا بنفس المنطقة تقريبًا. من ورق نحاسي ، قم بقص خطين متطابقين. أيضا مع المقص. حصلنا على زوجين من الأقطاب الكهربائية ، التي جهزت عناصرنا ، دون مزيد من اللغط ، تثني حوافها على عنق العلبة.
في وعاء أكبر ، قاموا بتحضير كلوريد إلكتروليت - كلوريد الصوديوم ، مذاب في ماء دافئ ، والتركيز هو نفسه ، ويتم سكب العناصر المحضرة.
قمنا بتوصيل العنصرين في سلسلة ، باستخدام قطعة من سلك التثبيت ومقطعي تمساح. حسنًا ، جهد البطارية قريب من "الإصبع" القياسي ، حاول استخدامه. يتم استخدام عنصر واحد بجهد 1.5 فولت في ساعة كهروميكانيكية ، بالإضافة إلى أن الاستهلاك الحالي للساعة صغير جدًا وستكون بطاريتنا قادرة على التغلب عليه.
أزلنا البطارية القياسية من الساعة ووصلنا بالأطراف قطعة من سلك التثبيت. مراقبة القطبية (صفيحة نحاسية - "+" ، زنك - "-") ، ربط ساعتنا ببطارية مؤقتة ، فويلا! تعمل الساعة ، والجهد "ينخفض" إلى 1.3 فولت. عملت الساعة بشكل مثالي لعدة ساعات ، حتى تفاخرنا جميعًا (ولكن ساحر!) ثم تعبنا.
إلى المسار.
الدستور الداخلي لأي طفل هو الانتباه إلى موضوع واحد ، فهو قادر على التركيز لمدة لا تزيد عن 15 ... 20 دقيقة ، ويجب التخطيط لجميع الفصول الدراسية مع الأطفال بحيث يتناسبون في ذلك الوقت ، أو التبديل بين الفصول المختلفة ، وإلا فسوف يتم تعذيبكما.
كحمل ، من الأفضل تطبيق ذلك سواء كان متحركًا أو مضيئًا - فالأرقام الموجودة على الفولتميتر تبهر العقل ، ولكن ليس القلب. بالإضافة إلى الساعات والآلات الحاسبة ، سيؤدي ذلك بالتأكيد إلى الإعجاب ، والعمل من بطارية محلية الصنع لجهاز استقبال لاسلكي صغير (كخيار - واحد محلي الصنع!).
للاستخدام على المدى الطويل ، يجب حماية إلكتروليت الخلايا من الغبار والتبخر ، ورعاية مزيل الاستقطاب - حسنًا ، على الأقل ، انسداد البرطمان بقطعة من فيلم بلاستيكي مع شريط مطاطي وإضافة برمنجنات البوتاسيوم إلى الإلكتروليت. علاوة على ذلك ، من الأفضل جمع العنصر المذكور في Popov على الفور.
بالإضافة إلى مسامير التنصت الذاتية المجلفنة ، من الممكن استخدام صفائح فولاذية مجلفنة ، للعناصر الكبيرة تكون أكثر ملاءمة - أثناء التجربة ، يمكنك الحصول على تيار كبير وقوة مهما كانت (تحريك أصابعك في الهواء).
قائمة الأدب المستخدم.
1. P. Strelkov. اعرف وكن قادرًا. مهندس كهربائي رائد. Detgiz. 1960 سنة
2. V.S. Polosin ، V.G. Prokopenko. ورشة عمل حول منهجية تدريس الكيمياء. موسكو ، "التنوير" ، 1989 ، ص 202.203.