Меню

Цинк медь кислота ток



Гальванический ток

Снова об электричестве. После нескольких опытов с магнитами вернемся опять к электрическим явлениям.

До сих пор мы получали электричество, натирая стекло или сургуч. Проявление электричества сопровождалось искрами.

Эти искры можно сравнить со струями воды из шприца. Чем сильнее давление поршня, то есть чем больше напряжение воды в шприце, тем дальше бьет струя. И про электричество говорят, что чем больше напряжение его, тем длиннее становятся искры. Но чем больше напряжение, тем труднее его сосредоточить и проводить по проводам.

Вы, вероятно, видели фонтан и замечали, что от сильного давления вода пробивается везде, где труба хоть немного повреждена, и тонкими струйками растекается во все стороны. Нечто подобное происходит и при сильном напряжении электричества в электрических машинах: все острые углы машины со всех сторон испускают электричество.

С помощью трения мы добывали до сих пор мало электричества. Алессандро Вольта, профессор физики в Павии, живший более ста лет назад, нашел способ получения электричества в большом количестве другим способом. До него итальянский физиолог Луиджи Гальвани из Болоньи сделал важное наблюдение, но только неправильно истолковал его.

Он заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивало вблизи электрической машины, как только из машины извлекались искры. Такое же явление он заметил, когда повесил препарированные ножки лягушки на медную проволоку на балконной решетке и когда от ветра ножки лягушки прикасались к железу решетки.

Гальвани верно приписал вздрагивание ножек действию электричества, но думал, что явление это вызвано электричеством, имеющимся в теле лягушки.

Вольта повторил опыт Гальвани, но провел его с большей научной точностью. Он заметил, что лягушка не вздрагивала, если висела на железном крючке у железной решетки. Всегда оказывались нужными два различных металла, чтобы заставить вздрагивать препарат. Вольта заключил, что проявление электричества объясняется соприкосновением двух различных металлов.

Основываясь на этих опытах, он построил в 1800 году столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке, что внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д. Этот столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем — отрицательным электричеством.

Все электрические явления, которые Вольта наблюдал с помощью построенного им электрофора и электрической машины, повторились и здесь. Только длина искр, которые давал столб, была несравненно меньше длины искр электрической машины.

В честь Гальвани Вольта назвал этот способ получения электричества гальваническим.

При таком получении электричества кислота, соприкасаясь с металлами, разъедает их. Значит, здесь мы также видим, что для получения электричества нужно израсходовать «что-то», как мы затрачивали работу, получая электричество трением.

Гальванические элементы в чайных стаканах. Мы можем воспроизвести опыты Вольты, только вместо пластинок цинка и меди, переложенных войлоком, воспользуемся несколькими стаканами, наполненными подкисленной водой, и несколькими полосками меди и цинка.

Наполните водой чайный стакан и прибавьте к нему, размешивая стеклянной палочкой, серную кислоту так, чтобы кислота составляла приблизительно У 30 часть воды. Не забудьте, что всегда надо кислоту вливать по каплям в воду, а не воду в кислоту, потому что быстрое образование водяных паров может разбрызгать кислоту. Если нет серной кислоты, можно всыпать в стакан 5–6 чайных ложек обыкновенной поваренной соли.

В подкисленную воду опустите две полоски различных металлов (рис. 122). Самые подходящие металлы — это медь и цинк. Толщина пластинок не имеет значения, а ширину их лучше взять не меньше 4 сантиметров. Полоски эти можно изогнуть и подвесить на противоположные стороны стакана; только следите, чтобы они не коснулись одна другой. Прибор готов. Он называется гальваническим элементом. Здесь кислота работает, разъедая металл, и в результате этой химической работы в меди возникает положительное электричество, а в цинке — отрицательное.

Если вы теперь соедините проволоками полоски элемента, вы увидите, что в момент соприкосновения между ними проскочит маленькая искорка.

Если соединить медную и цинковую пластинки проволокой, то по ней потекут электрические заряды. Принято в этом случае говорить, что по проволоке течет электрический ток. Так как электрических зарядов не видно, то принято считать, что ток в проволоке течет от положительной пластинки элемента к отрицательной, значит, у нас — от меди к цинку.

Напряжение тока такого элемента очень невелико. Оно примерно в 10 ООО раз меньше напряжения небольшой электрической машины. Зато сила тока нашего гальванического элемента гораздо больше силы тока электрической машины. Но напряжение тока можно увеличить, соединив несколько гальванических элементов вместе так, чтобы цинк одного соприкасался с медью другого (рис. 122). Напряжение увеличится во столько раз, сколько элементов вы возьмете.

Кстати, такое соединение гальванических элементов называется последовательным. Соединение элементов носит название батареи элементов.

В нашей батарее на одном ее конце будет свободной медная пластинка, на другом — цинковая. Медная будет заряжена положительно. Говорят также, что она имеет положительный потенциал; цинковая же пластинка имеет отрицательный потенциал, то есть заряжена отрицательно.

Если бы вы соединили в батарею несколько тысяч гальванических элементов, вы увидели бы те же явления, что и при опытах с электрической машиной. Оба конца батареи, ее «полюсы», светились бы в темноте, проволоки при сближении давали бы огромные искры. Эта батарея могла бы заряжать лейденские банки. Все подтвердило бы, что вы имеете дело с электричеством очень большого напряжения.

Если концы проволок от полюсов гальванической батареи, составленной из 3–4 элементов, присоединить к маленькой лампочке карманного фонаря, нить лампочки ярко засветится.

Для других опытов, которые мы опишем, достаточно иметь батарею, составленную из четырех элементов. Только помните, что, когда кончите опыты, нужно вынуть полоски из раствора и промыть их под краном. Это делается потому, что даже тогда, когда элемент не работает, раствор кислоты или соли разъедает металлы.

Для различных опытов с электрическим током вы можете купить готовые элементы. Есть наливные элементы системы Лекланше. Для очень многих опытов лучше всего пользоваться готовыми, так называемыми «сухими» элементами. В них вместо раствора помещена похожая на вазелин, невыливающаяся масса.

У нас на рисунках всюду показаны простейшие элементы в стаканах, но это изображено условно. На самом деле для опытов нужно брать хорошие, долго действующие элементы, а наши элементы — стаканы — быстро ослабевают.

Проволока. Для различных соединений элементов вам нужно иметь немного проволоки. Лучше всего достать так называемую звонковую проволоку диаметром 0,8 миллиметра. Она изготовлена из меди и обмотана двумя слоями хлопчатобумажной изоляции. Конечно, когда вы будете присоединять проволоку к элементам или к батарее элементов, в местах соединений она должна быть очищена от изоляции. Если вы захотите удлинить проволоку, можно зачистить концы и хорошенько скрутить их.

Разложение воды электрическим током. Когда ток проходит через металлы, они не изменяются, кроме тех случаев, когда по тонкой проволоке пропускается ток большой силы. Тогда проволока раскаляется и может даже расплавиться.

Жидкости проводят электрический ток не так, как металл. Жидкости разлагаются электрическим током, и вы можете легко произвести опыт разложения воды.

Достаньте два обрезка тонкой платиновой проволоки. Расплющите их немного и припаяйте к концам медных проволок. Платиновые проволоки воткните в пробку на небольшом расстоянии друг от друга так, чтобы места спаек с медными проволоками оказались в пробке. Этой пробкой заткните стеклянную воронку, как показано на рис. 123, и залейте еще сверху сургучом или стеарином, чтобы не просачивалась вода.

Воронку укрепите на подставке, налейте в нее воды и прибавьте немного серной кислоты. Теперь соедините медные проволоки с батареей из 2–4 элементов, и вы увидите, что платиновые проволоки покроются пузырьками, которые начнут отрываться и всплывать на поверхность. Вместо оторвавшихся пузырьков появятся новые, и наконец вода как будто «закипит». Это ток разлагает воду на составные части.

Вода состоит из двух газов: водорода и кислорода. Образующиеся вокруг проволок пузырьки газа — это и есть водород и кислород. Газы эти легко собрать и, исследуя их, убедиться, что мы получили действительно водород и кислород.

Налейте в две пробирки воды, подкисленной серной кислотой, заткните одну из пробирок пальцем и опустите ее в воронку отверстием вниз. Когда отверстие пробирки будет в воде, отнимите палец. Вода из пробирки не потечет, — вы, наверное, помните, каким физическим законом объясняется это явление. Наденьте теперь пробирку на одну из платиновых проволок; маленькие пузырьки газа, поднимаясь кверху, будут скопляться у дна и постепенно вытеснят воздух из пробирки. Когда пробирка наполнится газом, снимите ее и быстро заткните пальцем, чтобы не выпустить газ. Таким же образом можно собрать газ с другой проволоки.

Уже в самом начале разложения воды можно заметить, что вокруг одной платиновой проволоки образуется вдвое больше пузырьков, чем вокруг другой. Зная, что вода состоит из двух частей водорода и одной части кислорода, вы легко догадаетесь, что в той пробирке, где пузырьков вдвое больше, выделяется водород, а в другой, следовательно, кислород. Заметим, что водород выделяется проволокой, соединенной с цинком батареи, значит, с отрицательным полюсом ее. Если вы поднесете зажженную спичку к пробирке, снятой с этой проволоки, послышится слабый взрыв, и газ загорится голубоватым пламенем. Значит, это действительно водород.

Кислород не горит, но зато прекрасно поддерживает горение. Дерево гораздо сильнее разгорается в кислороде, чем в воздухе. Вы можете это сейчас же проверить. Опустите в пробирку, наполненную кислородом, тлеющую спичку, и она вспыхнет ярким пламенем.

В конце книги вы прочтете о том, как получить водород и кислород химическим способом и произвести с ними много интересных опытов.

Гальванопластика. С помощью электрического тока можно покрывать одни металлы другими или снимать точные копии предметов. Для опытов нужно очень немного материалов и приспособлений. Нужен медный купорос. Он в виде красивых сине-зеленых кристаллов продается во всех аптекарских магазинах.

Возьмите стеклянную банку, наполните ее водой и разводите в ней медный купорос до тех пор, пока на дне не останутся нерастворяющиеся большие кристаллы. Такой раствор называется насыщенным. Затем положите на банку на некотором расстоянии друг от друга две медные хорошо вычищенные проволоки и соедините с полюсами батареи из двух элементов. Одну проволоку соедините с положительным, другую с отрицательным полюсом (рис. 124). К положительной проволоке, то есть к проволоке, соединенной с медной полоской батареи, подвесьте кусок листовой меди, а к другой проволоке тот предмет, который вы хотите покрыть медью, например железный ключ.

Читайте также:  Токовый нормирующий преобразователь тока с выходом 4 20ма

Полоска меди и ключ должны быть опущены в раствор купороса, но не соприкасаться между собою. Ток будет разлагать медный купорос. Выделяющаяся из него чистая медь будет оседать на отрицательном проводе — на ключе. А в это же время взамен меди, извлеченной таким способом из раствора, на положительном проводе идет разрушительная работа: медная пластинка разъедается и пополняет медью раствор.

Для того чтобы этот опыт прошел удачно, нужно, чтобы покрываемый предмет был хорошим проводником электричества и чтобы он был совершенно чистым, без всяких следов жира на поверхности. Медная пластинка тоже должна быть до опыта тщательно вычищена наждачной бумагой и обезжирена. Отложения меди появятся на отрицательном проводе уже через несколько секунд после включения батареи, а через полчаса он уже весь покроется толстым слоем меди. Только надо поворачивать в сторону медной пластинки покрываемый предмет постепенно всеми сторонами, иначе он покроется неравномерно.

Очень красивыми получаются покрытые медью цветы и листья, только трудно сделать их хорошими проводниками электрического тока. Для этого их покрывают самым тщательным образом очень мелким порошком графита, хорошо проводящего электрический ток. Покрытая порошком графита поверхность цветов и листьев становится хорошим проводником электричества, и тогда осаждение меди идет успешно. Понятно, обработанные таким образом предметы опускают в ванну на медной проволоке отрицательного провода.

Можно также никелировать, серебрить, золотить разные вещи, только для этого, конечно, нужны другие жидкости, способные выделять эти металлы. Большая отрасль промышленности основана на этом действии электрического тока, и тысячи рабочих занимаются этим делом.

Но с помощью электричества можно не только покрывать разные вещи металлическим слоем; можно делать копии предметов, которые так сходны с оригиналом, как две капли воды похожи друг на друга. Попробуйте, например, сделать с помощью электрического тока медную копию какой-нибудь медали. Никаких новых приборов для этого не нужно. Можно, конечно, получить осадок меди непосредственно на самой медали и потом отделить его, но тогда все выпуклости на медали будут на копии углублениями. Если бы на этой копии стал вторично оседать слой меди, получилась бы уже точная копия. Но это двойная работа и двойная трата купороса. Можно сделать вот как.

Смажьте медаль маслом и оберните ее по краям полоской бумаги в палец шириной. Получится коробка круглой формы. В нее налейте раствор гипса. Когда гипс застынет, его можно легко отделить от формы. Получится «негатив» из гипса, на котором все выпуклости будут соответствовать вогнутым местам медали, а вогнутые места — ее выпуклостям. На эту «матрицу» будет осаждаться медь. Но для этого нужно сделать матрицу проводником электричества. Натрите ее хорошенько с лицевой стороны (где мы получили «оттиск» медали) и по краям очень мелким графитом, оберните еще по краям медной проволокой без изоляции и повесьте в ванну с купоросом на отрицательный провод, лицевой стороной к медной пластинке. На соединение матрицы с проводом обратите особое внимание. Для лучшего соединения обмотайте ее по краям несколько раз тонкой проволокой или оберните гипсовую форму оловянной фольгой, конечно не закрывая при этом оттиска медали. Затем присоедините батарею и, когда заметите, что процесс разложения и осаждения меди пойдет правильно, предоставьте действовать электрическому току.

На графитные пылинки ложится мельчайшими частицами медь и образует сначала первый слой. На него затем все время отлагается медь и постепенно покрывает всю форму. Получается прекрасный «проводник» электричества. Дальнейшая работа идет уже скорее.

Примерно через сутки вы можете получить такой толстый слой, который можно без повреждения снять с формы.

Ускорять работу электричества, увеличивая напряжение батареи, не нужно: слепок получится грубым и непрочным.

Таким же образом сделайте и вторую сторону медали, наклейте обе части с двух сторон на медный кружок, обровняйте края напильником — и копия медали готова.

Очень просто делать гальваническим способом медные листья, потому что обратная сторона настоящих древесных листьев с выпуклыми жилками представляет собой готовую уже матрицу. Натрите графитом обратную сторону листа и повесьте его на отрицательном проводе, повернув лист натертой стороной к медной пластине. Чтобы осаждение меди на листе — особенно если он большой — происходило более равномерно, протяните к разным местам листа несколько тонких проволочек от провода, подводящего ток к листу. По краям медь обычно осаждается с излишком и даже переходит на другую сторону листа. Поэтому края медного слепка приходится опиливать напильником, придавая ему очертания оригинала.

Беседка и деревья из свинцовых кристаллов. Толстую свинцовую проволоку повесьте дугой в банку с раствором свинцового сахара. С этим раствором не шутите: он ядовит. Сделайте на стакан крышку из картона и сквозь нее пропустите еще один кусочек свинцовой проволоки так, чтобы он немного не доходил до дуги. Прямую проволоку соедините с отрицательным проводом батареи, а дугу — с положительным.

Чудное зрелище будет перед вашими глазами, особенно если вы будете смотреть в лупу. Вы увидите, как свинцовая проволока на отрицательном проводе постепенно утрачивает свою гладкую поверхность. Из свинцового сахара, так же как и в прежних опытах из медного купороса, выделяются маленькие блестящие кристаллики свинца. Они садятся на проволоку в середине стакана (рис. 125, слева), образуют причудливые разветвления, и наконец вырастает перевернутое вершиной книзу дерево.

Если вы измените направление тока, переставив провода, вы увидите, как «дерево» уменьшается и кристаллы отрываются от него. В то же время на дуге, которая соединена уже с отрицательным полюсом, начнут вырастать кристаллы, и наконец вместо дерева образуется беседка, правда тоже перевернутая верхушкой вниз (рис. 125, справа). После опыта слейте раствор в бутылку, а стакан хорошенько вымойте под краном.

Вода, кипящая без огня. Вы читали уже о том, что, если по тонким проводам проходит ток большой силы, он нагревает их. Вы видите это каждый день у себя дома в электрических лампочках.

Если у вас есть батарея в 8—10 элементов, вы можете раскалить добела тоненькую железную проволоку. Еще легче раскалить проволоку, специально изготовляемую для электронагревательных приборов — для чайников или утюгов, — так называемую никелиновую, реотановую или нихромовую проволоку.

Сверните из тонкой никелиновой проволоки спираль длиной 1–2 сантиметра и концы ее присоедините к проводам батареи. Проволока сейчас же нагреется. Окуните спираль в пробирку с холодной водой (рис. 126). Вода забурлит, заклокочет и закипит.

Если батарея невелика, возьмите проволоку покороче и потоньше.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник

Как сделать батарейку из цинка, меди и кислоты

Хорошо известная лимонная батарея использует кислоту для растворения цинка и высвобождения электронов, которые возвращаются в раствор с образованием газообразного водорода.
Эти батареи довольно слабые по сравнению с покупными, но они могут быть полезным инструментом обучения. Или их можно применить в радиоприемнике, и он будет так же хорошо работать, как с батарейками из магазина.
Почему эти батареи слабы? Частично, это связано с химической реакцией и металлами, но я хотел выжать все из этой батареи, уменьшив расстояние между цинком и медью и увеличив площадь поверхности обоих. Для этого я создал многожильный, спиральный проволочный шнурок в качестве барьера между металлами, также используя прокладку в качестве проницаемой подложки для электролита, уксуса.

Три ячейки в серии вырабатывали 2,4 В и освещали небольшой светодиод, хотя ток был очень низким. Производство газообразного водорода было очень заметно.
Я хотел поделиться этими методами с вами в надежде, что эта методика строительства вдохновит другие проекты.

Шаг 1: Материалы и инструменты

Изображение материалов и инструментов

Батарея нуждается в цинке, меди и кислоте.
Что касается цинка, я провел исследование и обнаружил, что оцинкованный металл должен быть покрыт цинком. К сожалению, в проволочной упаковке прямо не говорится, что это цинк, но я думаю, что это так. Оцинкованная стальная проволока служит источником цинка.
Медный провод можно легко найти в большинстве ремесленных и хозяйственных магазинов.
Я решил использовать белый дистиллированный уксус для кислоты, потому что нет никаких дополнительных молекул сахара или соли, чтобы думать о них.
Чтобы два типа проводов были рядом, но не касались друг друга, я предлагаю шнурки. Они будут поглощать электролит, но сохраняют небольшое расстояние между металлами.
Для инструментов: мне понадобились ножницы, кусачки, электродрель и C-образный зажим.

Шаг 2: Создание многожильного провода

Изображение создания многожильного провода

Изображение создания многожильного проводаИзображение создания многожильного провода

Шаг 3: Намотка проводов на кабель

Изображение намотки проводов в кабельИзображение намотки проводов в кабель

Изображение намотки проводов в кабель

Отрежьте один конец шнурка и вставьте более толстый медный многожильный кабель в полый шнурок.
Протолкните медный кабель до конца, надеюсь, у вас будет немного лишнего на конце, иначе вам нужно будет держать немного открытым, чтобы вы могли выполнить электрическое соединение позже.
Начните обматывать оцинкованный трос вокруг шнурка с медным сердечником. Оберните все это, пока не дойдете до конца.
Теперь у нас есть большое количество цинка и меди, готовых реагировать с очень небольшим расстоянием между ними, но не касаясь друг друга. Шнурок впитает кислоту.
Для экономии места намотайте кабель на себя или оберните его вокруг себя. Здесь вы можете быть настолько креативны, насколько захотите, просто помните, что оголенная медь и один конец вашего оцинкованного провода – это наши соединительные провода для измерения напряжения.

Шаг 4: Электрические испытания

Изображение электрических испытанийИзображение электрических испытаний

Как видно из изображений, без кислоты катушки не создают напряжения. После добавления кислоты каждая ячейка вырабатывает

1 вольт, а все три последовательно вырабатывают > 2 В.
На изображении крупным планом обратите внимание на поднимающиеся пузырьки газа. Это газообразный водород, и эти катушки постоянно его производят.
Наконец, проверьте мультиметр, настроенный на измерение тока. Это ток короткого замыкания. Макс, 40 мкА. Я смог осветить синий светодиод с этими тремя ячейками в качестве батареи.
Источник

Читайте также:  Может ли термопаста проводить ток

Источник

Цинк медь кислота ток

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>то, что ток потечет — я знаю.
PM>но будет ли он достаточным, чтобы загорелся светодиод?
PM>или так: что надо учесть при выборе пластин и светодиода?

Рабочий ток для светодиода — порядка 20мА. Это нижняя граница тока схватывания, между прочим.

Электродный потенциал пары медь-цинк — около 1В.
Сопротивление кожи человека — 0.25-2МОм/см2.
20мА на 1В — 50Ом — 5-40 тыс см2, или квадрат со стороной 70-200 см.
То есть, если одну ногу обернуть солёной марлей, а потом цинковой фольгой, а вторую ногу — соответственно, медной, — то, возможно, светодиод загорится, а человек слегка задёргается

А в приборах для измерения кожно-гальванической реакции — считанные микроамперы.

От: ononim
Дата: 14.07.14 16:44
Оценка:
От: eskimo82
Дата: 14.07.14 17:14
Оценка: +2
От: RusDady
Дата: 21.07.14 15:49
Оценка: 2 (1)

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>приветствую!

PM>у дочки в школе неделя проектов.
PM>предложил ей продемонстрировать эффект из физики.

PM>идея такая:
PM>соединить цинковую (ПЦ) и медную (ПМ) пластины проводом, посреди которого подключен светодиод (о).
PM>типа такого:

PM>ПМ——о——-ПЦ

PM>человек, стоя на изолирующей подложке, прикладывает одну руку к цинковой пластине, а другую — к медной.
PM>по идее, должен потечь ток.

PM>то, что ток потечет — я знаю.
PM>но будет ли он достаточным, чтобы загорелся светодиод?
PM>или так: что надо учесть при выборе пластин и светодиода?
PM>буду признателен, если вы подскажете необходимые для этого площади пластин и параметры светодиода.

PM>заранее огромное спасибо!

Пластинки соединить вместе и нагреть. Может загореться не только светодиод, но и лампочка от фанарика.

От: eskimo82
Дата: 14.07.14 16:40
Оценка: 1 (1)

PM>но будет ли он достаточным, чтобы загорелся светодиод?
нет

PM>буду признателен, если вы подскажете необходимые для этого площади пластин и параметры светодиода.
лучше продемострировать «огни Святого Эльма» или аналогичный по физическим принципам опыт с вращающейся свастикой.

Самый лучший — это МГД генератор Алешина (это мой однокласник)
Реализация — небольшая емкость с соляным раствором, в емкость опустить два эклектрода и нагревать в магнитном поле, на электродах (при диаметре емкости в 4-5 см и площади электродов в 5-10 см^2) возникнет разность потенциалов в 1-1,5 вольта.
Принцип — тректория движущейся заряженой частицы отклоняется в магнитном поле (в идеале, скорость частицы должна быть перепендикулярна линиям магнитного поля). Ионы Na Cl при нагреве будут двигаться в вертикальной плоскости, магнитное поле надо создать в горизонтальной плоскости и добится чтобы ионы влетали в электроды.

Светодиод все равно не загорится. Лучше взять вольтметр.

От: Shmj
Дата: 14.07.14 17:05
Оценка: 1 (1)

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>но будет ли он достаточным, чтобы загорелся светодиод?
PM>или так: что надо учесть при выборе пластин и светодиода?
PM>буду признателен, если вы подскажете необходимые для этого площади пластин и параметры светодиода.

В классе 2 у меня была книга, как собрать детекторный приемник с усилителем на 1 транзисторе и земляной батареей. Раньше была проблемой купить батарейки, решил делать такой.

Для земляной батареи использовал оцинкованая пластина от бака см 30 в диаметре и большой 2 кг медный стержень. Зеленый светодиод загорался, красный не горел (номиналы не помню).

От: DreamMaker
Дата: 14.07.14 17:52
Оценка: -1

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>заранее огромное спасибо!

светодиод не загорится, тока не хватит.
предлагаю свой вариант, очень эффектный опыт, в детстве проделывал

дано: батарейка на полтора вольта, можно даже просто омметр.
могучая катушка индуктивности, трансформатор какой-нить например.

говоришь, мол ты же не боишься батарейки? подсоедини ее к катушке, а потом отсоедини, удерживая концы катушки руками.

вопль жертвы означает, что практическое изучение противоЭДС прошло успешно

От: virus1
Дата: 15.07.14 08:10
Оценка: -1

Здравствуйте, DreamMaker, Вы писали:

DM>Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>>заранее огромное спасибо!

DM>светодиод не загорится, тока не хватит.
DM>предлагаю свой вариант, очень эффектный опыт, в детстве проделывал

DM>дано: батарейка на полтора вольта, можно даже просто омметр.
DM>могучая катушка индуктивности, трансформатор какой-нить например.

DM>говоришь, мол ты же не боишься батарейки? подсоедини ее к катушке, а потом отсоедини, удерживая концы катушки руками.

DM>вопль жертвы означает, что практическое изучение противоЭДС прошло успешно

без членовредительства никак не обойтись?

От: paul.marx Online Umfragen erstellen
Дата: 14.07.14 16:24
Оценка:

у дочки в школе неделя проектов.
предложил ей продемонстрировать эффект из физики.

идея такая:
соединить цинковую (ПЦ) и медную (ПМ) пластины проводом, посреди которого подключен светодиод (о).
типа такого:

человек, стоя на изолирующей подложке, прикладывает одну руку к цинковой пластине, а другую — к медной.
по идее, должен потечь ток.

то, что ток потечет — я знаю.
но будет ли он достаточным, чтобы загорелся светодиод?
или так: что надо учесть при выборе пластин и светодиода?
буду признателен, если вы подскажете необходимые для этого площади пластин и параметры светодиода.

заранее огромное спасибо!

От: system.console
Дата: 14.07.14 16:39
Оценка:
От: //bpv
Дата: 14.07.14 18:10
Оценка:

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>идея такая:
PM>соединить цинковую (ПЦ) и медную (ПМ) пластины проводом, посреди которого подключен светодиод (о).
PM>типа такого:

PM>ПМ——о——-ПЦ

можно пойти дальше.
фаза 1 — берем картошку и втыкаем электроды, вольтметр дрыгает стрелкой
фаза 2 — берем добровольца и втыкаем электроды. вольтметр дрыгает.

Тем самым доказываем массу фактов, как то: человек — эквивалент картошки, матрица существует, и еще много других

PM>заранее огромное спасибо!

на самом деле тока не хватит для светодиода, вольтметр будет показательнее

От: DmitrySpb79
Дата: 14.07.14 18:28
Оценка:
От: Eugeny__
Дата: 14.07.14 23:17
Оценка:

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

PM>приветствую!

PM>у дочки в школе неделя проектов.
PM>предложил ей продемонстрировать эффект из физики.

Раз уж неделя проектов.
Попробуйте эффеты из химии. Пероксид ацетона в малых количествах безопасен(ну, насколько может быть безопасно бризантное взрыввещесто), синтез — простой(не привожу, а то забанят, ибо вещество популярно у террористов, так как детектится почти никак).
Полграмма(больше — не надо!) синтезированного на месте вещества и его поджог гарантирует отличные эмоции у зрителей.

От: paul.marx Online Umfragen erstellen
Дата: 14.07.14 23:30
Оценка:
От: ononim
Дата: 14.07.14 23:50
Оценка:
От: SkyDance
Дата: 15.07.14 00:29
Оценка:

PM>предложил ей продемонстрировать эффект из физики.

Сколько лет ребенку? Если 12+, может, вдарить по химии?
Сделайте Elephant Toothpaste — налейте 50 мл. 30% перекиси водорода, капните туда фейри, перемешайте, и потом залейте

10 мл. раствора йодида калия (только быстро и аккуратно, чтобы паром не жахнуло по рукам — реакция экзотермическая).

Вместо йодида калия можно дрожжи, но будет не так эпично.

От: Dym On
Дата: 15.07.14 07:17
Оценка:
От: siberia2
Дата: 15.07.14 09:24
Оценка:
От: Pyromancer
Дата: 15.07.14 10:21
Оценка:

Здравствуйте, siberia2, Вы писали:

S>Здравствуйте, ononim, Вы писали:

O>>Но, есть способ, правда вам он врядли понравится
S>Полагаю, на электролиз будет уходить больше энергии, чем выдаст генератор на полученном газе. И зачем моча, если есть вода?

Чистая вода плохо поддается электролизу из-за малого количества свободных ионов, а если добавить например щелочи или даже мочевины дело пойдет куда легче.

От: denisko http://sdeniskos.blogspot.com/
Дата: 15.07.14 11:43
Оценка:

Здравствуйте, paul.marx, Вы писали:

Может проще сделать? Если хочешь показать как работает КГР — спаяйте простейший приемник (АЦП + усилитель) прицепи контроллер и светодиод, налепи два электрода на руку ребенка и путь когда ребенок палец сгибает (просто по фронту) загорается лампочка. Ребенок назовет это убийцей мио,в лучшем случае, получит грант «гугл для баб», на который папа купит себе пивка.

От: .
Дата: 20.07.14 16:49
Оценка:
От: paul.marx Online Umfragen erstellen
Дата: 21.07.14 20:03
Оценка:

Здравствуйте, RusDady, Вы писали:

RD>Пластинки соединить вместе и нагреть. Может загореться не только светодиод, но и лампочка от фанарика.

а каким образом соединить?
положить друг на друга или положить рядом?

Источник

Цинк медь кислота ток

Так, при опускании цинковой пластинки в раствор сульфата меди происходит реакция

Здесь восстановитель — цинк — отдает электроны. Эта полуреакция выражается уравнением:

Окислитель — ион меди — принимает электроны. Уравнение этой полуреакции имеет вид:

В рассматриваемом примере обе полуреакции протекают в месте соприкосновения цинка с раствором, так что электроны непосредственно переходят от атомов цинка к ионам меди. Можно, однако, осуществить эту реакцию таким способом, что окислительная и восстановительная полуреакции окажутся пространственно разделенными, а электроны будут переходить от восстановителя к окислителю не непосредственно, а по проводнику электрического тока — по внешней цепи. Этот направленный поток электронов представляет собою электрический ток. При таком осуществлении окислительно-восстановительной реакции ее энергия будет превращена в электрическую энергию, которую можно использовать, включив во внешнюю цепь устройство, потребляющее электрическую энергию (например, электронагревательный прибор, электрическую лампу и т. п.).

Устройства, которые применяют для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую энергию, называются гальваническими элементами. Их называют также химическими источниками электрической энергии (сокращенно ХИЭЭ) или химическими источниками тока.

В технике гальваническими элементами принято называть только ХИЭЭ, в которых протекают практически необратимые реакции. Такие ХИЭЭ обычно нельзя перезаряжать: они предназначены для однократного использования (в один или несколько приемов). ХИЭЭ, в которых протекают практически обратимые реакции, называют аккумуляторами: их можно перезаряжать и использовать многократно.

Действие любого гальванического элемента основано на протекании в нем окислительно-восстановительной реакции. В простейшем случае гальванический элемент состоит из двух пластин или стержней, изготовленных из различных металлов и погруженных в раствор электролита. Такая система делает возможным пространственное разделение окислительно-восстановительной реакции: окисление протекает на одном металле, а восстановление — на другом. Таким образом, электроны передаются от восстановителя к окислителю по внешней цепи.

Рассмотрим в качестве примера медно-цинковый гальванический элемент, работающий за счет энергии приведенной выше реакции между цинком и сульфатом меди (рис. 82). Этот элемент (элемент Якоби — Даниэля) состоит из медной пластины, погруженной в раствор сульфата меди (медный электрод), и цинковой пластины, погруженной в раствор сульфата цинка (цинковый электрод). Оба раствора соприкасаются друг с другом, но для предупреждения смешивания они разделены перегородкой, изготовленной из пористого материала.

Читайте также:  Пропускает ли золото ток

При работе элемента, т. е. при замкнутой цепи, цинк окисляется: на поверхности его соприкосновения с раствором атомы цинка превращаются в ионы и, гидратируясь, переходят в раствор. Высвобождающиеся при этом электроны движутся по внешней цепи к медному электроду. Вся совокупность этих процессов схематически изображается уравнением полуреакции, или электрохимическим уравнением:

На медном электроде протекает восстановление ионов меди. Электроны, приходящие сюда от цинкового электрода, соединяются с выходящими из раствора дегидратирующимися ионами меди; образуются атомы меди, выделяющиеся в виде металла. Соответствующее электрохимическое уравнение имеет вид:

Суммарное уравнение реакции, протекающей в элементе, получится при сложении уравнений обеих полуреакций. Таким образом, при работе гальванического элемента электроны от восстановителя переходят к окислителю по внешней цепи, на электродах идут электрохимические процессы, в растворе наблюдается направленное движение ионов.

Направление движения ионов в растворе обусловлено протекающими у электродов электрохимическими процессами. Как уже сказано, у цинкового электрода катионы выходят в раствор, создавая в нем избыточный положительный заряд, а у медного электрода раствор, наоборот, все время обедняется катионами, так что здесь раствор заряжается отрицательно. В результате этого создается электрическое поле, в котором катионы, находящиеся в растворе и , движутся от цинкового электрода к медному, а анионы в обратном направлении. В итоге жидкость у обоих электродов остается электронейтральной. Схема движения электронов и ионов при работе медно-цинкового элемента показана на рис. 83.

Электрод, на котором протекает окисление, называется анодом. Электрод, на котором протекает восстановление, называется катодом. В медно-цинковом элементе цинковый электрод является анодом, а медный — катодом.

Рис. 82. Схема медно-цинкового гальванического элемента.

Рис. 83. Схема движения ионов и электронов при работе медно-цинкового гальванического элемента.

Протекающая в гальваническом элементе окислительно-восстановительная реакция представляет собой сложный процесс. Она включает собственно электрохимические стадии (превращения атомов, ионов или молекул на электродах), перенос электронов, перенос ионов. Все эти стадии сопряжены между собой и протекают с одной и той же скоростью; число электронов, которые за единицу времени отдает цинк, равно числу электронов, принимаемых за это же время ионами меди. Поэтому скорость реакции, протекающей в гальваническом элементе, пропорциональна количеству электричества, перенесенного по цепи в единицу времени, т. е. силе тока в цепи.

Электрический ток, протекающий по внешней цепи гальванического элемента, может производить полезную, работу. Но работа, которую можно выполнить за счет энергии химической реакции, зависит от ее скорости: она максимальна при бесконечно медленном — обратимом — проведении реакции (см. § 67). Следовательно, работа, которую можно произвести за счет реакции, протекающей в гальваническом элементе, зависит от величины отбираемого от него тока. Если, увеличивая сопротивление внешней цепи, уменьшать ток до бесконечно малого значения, то и скорость реакции в элементе тоже будет бесконечно малой, а работа максимальной. Теплота, выделяемая во внутренней цепи элемента, будет при этом, наоборот, минимальна.

Работа электрического тока выражается произведением количества прошедшего по цепи электричества на напряжение. В медно-цинковом элементе при окислении одного эквивалента цинка и Одновременном восстановлении одного эквивалента ионов меди по цепи пройдет количество электричества, численно равное одному фарадею ( Кл/моль), так что полезная работа , которую ток может совершить, будет равна:

где V — напряженке между полюсами элемента.

Но поскольку эта работа зависит от силы тока, то и напряжение между полюсами элемента тоже зависит от силы тока ( — величина постоянная). В предельном случае, отвечающем обратимому протеканию реакции, напряжение будет максимальным. Максимальное значение напряжения гальванического элемента, соответствующее обратимому протеканию реакции, называется электродвижущей силой (э. д. с.) данного элемента.

Для этого предельного случая полезная работа, производимая электрическим током в медно-цинковом элементе при взаимодействии одного эквивалента цинка с одним эквивалентом ионов меди, выразится уравнением

где — э. д. с. элемента.

Ясно, что при взаимодействии одного моля атомов цинка с одним молем ионов меди уравнение примет вид:

В общем случае при растворении (или выделении) одного моля вещества, ионы которого имеют заряд, равный z, максимальная полезная работа связана с э. д. с. уравнением:

При постоянных температуре и давлении максимальная полезная работа реакции равна взятому с обратным знаком изменению энергии Гиббса (см. § 67). Отсюда:

Если концентрации (точнее говоря, активности) веществ, участвующих в реакции, равны единице, т. е. если соблюдаются стандартные условия, то элемента называется его стандартной электродвижущей силой и обозначается . При этом последнее уравнение принимает вид:

Учитывая, что стандартное изменение энергии Гиббса реакции связано с ее константой равновесия (см. § 68) соотношением

получим уравнение, связывающее стандартную э. д. с. с константой равновесия реакции, протекающей в гальваническом элементе:

Измерения электродвижущих сил можно производить с высокой точностью. Эти измерения представляют собой один из наиболее точных методов определения стандартных энергий Гиббса, а следовательно, и констант равновесия окислительно-восстановительных реакций в растворах.

Окислительно-восстановительная реакция протекает в гальваническом элементе несмотря на то, что окислитель и восстановитель непосредственно друг с другом не соприкасаются. Для того чтобы понять, как это происходит, как возникает электродвижущая сила при пространственном разделении процессов окисления и восстановления, рассмотрим более детально явления, происходящие на границах раздела фаз в гальваническом элементе.

Прямые опыты с применением радиоактивных индикаторов Показывают, что если привести металл (М) в контакт с раствором его соли, то ионы металла переходят из металлической фазы в раствор и из раствора в металл. Поскольку энергетическое состояние ионов в этих фазах неодинаково, то в первый момент после установления контакта ионы металла переходят из металла в раствор и в обратном направлении с различной скоростью. Если преобладает переход ионов из металлической фазы в раствор, то раствор приобретает положительный заряд, а металлический электрод заряжается отрицательно. По мере увеличения этих зарядов переход катионов в одноименно заряженный раствор затрудняется, так что скорость этого процесса уменьшается, скорость же перехода катионов из раствора на отрицательно заряженный электрод возрастает. В результате скорости обоих процессов выравниваются и между металлом и раствором устанавливается равновесие:

При этом металлический электрод оказывается заряженным отрицательно, а раствор — положительно. Если при установлении контакта металл — раствор скорость перехода катионов из металла в раствор была меньше, чем скорость их перехода в обратном направлении, то между электродом и раствором также устанавливается равновесие; но в этом случае электрод заряжается положительно, а раствор — отрицательно.

В элементе Якоби — Даниэля соответствующие равновесия устанавливаются между цинковым электродом и раствором сульфата цинка

а также между медным электродом и раствором сульфата меди:

В этом элементе имеются еще две границы раздела фаз: между растворами сульфатов цинка и меди, а также медью и цинком (см. рис. 82). Граница между растворами не оказывает существенного влияния ни на величину э. д. с., ни на протекание реакции при работе элемента.

Что же касается границы между металлами, то через нее могут проходить не ионы, как в случае границы металл— раствор, а электроны. И здесь вследствие неодинакового энергетического состояния электронов в меди и в цинке первоначальные скорости перехода электронов из одного металла в другой и в обратном направлении различны. Однако и в этом случае быстро устанавливается равновесие, при котором металлы также приобретают заряды противоположного знака:

Таким образом, при разомкнутой цепи на трех имеющихся в элементе Якоби — Даниэля границах раздела фаз устанавливаются равновесия, причем фазы заряжаются. В результате энергетическое состояние электронов на концах разомкнутой цепи-оказывается неодинаковым: на том медном проводнике, который соприкасается с цинковым электродом, энергия Гиббса электронов выше, а на том, который соединен с медным электродом, — ниже. Разность энергий Гиббса электронов на концах цепи и определяет э.д.с. данного элемента.

При замыкании внешней цепи электроны перемещаются от цинкового электрода к медному. Поэтому равновесия на фазовых границах нарушаются; происходит направленный переход ионов цинка из металла в раствор, ионов меди — из раствора в металл, электронов — от цинка к меди: протекает окислительно-восстановительная реакция.

В принципе электрическую энергию может дать любая окислительно-восстановительная реакция. Однако число реакций, практически используемых в химических источниках электрической энергии, невелико. Это связано с тем, что не всякая окислительновосстановительная реакция позволяет создать гальванический элемент, обладающий технически ценными свойствами (высокая и практически постоянная , возможность отбирания больших токов, длительная сохранность и ). Кроме того, многие окислительно-восстановительные реакции требуют расхода дорогостоящих веществ.

В отличие от медно-цинкового элемента, во всех современных гальванических элементах и аккумуляторах используют не два, а один электролит; такие источники тока значительно удобнее в эксплуатации. Например, в свинцовых аккумуляторах (см. § 189) электролитом служит раствор серной кислоты.

Почти во всех выпускаемых в настоящее время гальванических элементах анод изготовляется из цинка, а в качестве вещества для катода обычно применяются оксиды менее активных металлов.

Описание важнейших гальванических элементов см. § 214, аккумуляторов — пп. 189, 201, 244.

Химические источники электрической энергии применяются в различных отраслях техники. В средствах связи (радио, телефон, телеграф) и в электроизмерительной аппаратуре они служат источниками электропитания, на автомобилях, самолетах, тракторах применяются для приведения в действие стартеров и других устройств, на транспорте, в переносных фонарях с их помощью производится освещение.

Все обычные ХИЭЭ не свободны от двух недостатков. Во-первых, стоимость веществ, необходимых для их работы (например, свинца, кадмия), высока. Во-вторых, отношение количества энергии, которую может отдать элемент, к его массе мало. На протяжении последних десятилетий ведутся исследования, направленные на создание элементов, при работе которых расходовались бы дешевые вещества с малой плотностью, подобные жидкому или газообразному топливу (природный газ, керосин, водород и ). Такие гальванические элементы называются топливными. Проблеме топливного элемента уделяется в настоящее время большое внимание и можно полагать, что в ближайшем будущем топливные элементы найдут широкое применение.

Источник