硬币也能充电,来学习制造纽扣电池吧澎湃

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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看点您是否曾经想过为什么手机，计算机或手电筒不用插入电源插座就能正常工作？电能从何而来，使所有这些便携式设备都起作用？您可能知道答案：它们使用电池！但是您知道这些电池如何工作吗？电池以化学能的形式存储电能，这意味着电池内部的电化学反应会产生电能。听起来可能很复杂，但是比您想象的要简单！在此活动中，您将创建一个基本的自制电池，其中仅包含废纸板，醋，盐以及硬币和垫圈，并通过点亮LED来证明其能正常工作！

背景

电荷可以是正电荷也可以是负电荷。电流是通过移动电荷而产生的，电荷通常以电子或离子的形式出现。在电池中，这些移动电荷是由化学反应产生的，这意味着电能是由化学能产生的。电池的主要组件是两个电极（通常由碳或两种不同的金属制成）和电解质（电解质是一种液体或糊剂，与两个电极都接触）。电极和电解质需要具有导电性，以允许电子和离子从一个电极流到另一个电极。现在的问题是电子从哪里来？这是化学作用的地方。

电子通过称为氧化还原（还原-氧化）反应的电化学反应产生，其中负电荷（以电子形式）从一种化学物质（或金属）转移到另一种化学物质（或金属）。在这些反应过程中释放的电子和离子通过电解质从一个电极移动到另一个电极。在此过程中，一个电极释放电子，而另一电极接受电子以完成电路。有许多不同类型的电池，它们使用不同的化学反应来生成电子。锂离子电池和镍镉电池是两个常见的例子。在此活动中，您将使用醋/盐溶液作为电解质来制造铜锌电池。您认为您的电池会产生足够的电能来为LED供电吗？

材料

一块钱大小的金属垫圈（镀锌）或锡箔（20）

一元钱（最好是闪亮的）（20）

铅笔

废弃的硬纸板

剪刀

碗

醋

食盐

勺子

白色或红色小LED

纸巾

可以容忍醋溢出的工作区域

可选：计算器

可选：铝箔

准备工作

用铅笔在废弃硬纸板上画出硬币形状20个。

剪出所有硬币大小的纸片。

将醋倒入碗中，并加入足够的盐以形成饱和溶液，这意味着并非所有盐都能够溶解。用勺子混合。

将15枚硬币大小的纸片放入碗中，然后将其在醋/盐溶液中浸泡5分钟。

注意：在此活动中，您将制作一个非常低电压的电池。这种自制电池产生的电量是安全的；但是，较高的电压可能非常危险，甚至可能致命，因此，切勿尝试使用商用电池或壁装电源插座！

步骤

拿一个金属或锡箔垫片，将其放在您的工作区上。洗衣机由什么材料制成？

取一块浸湿的建筑用纸，并将其放在垫片的顶部。您为什么认为需要将制纸浸泡在醋/盐溶液中？

接下来，在浸泡过的纸片上放另一个垫片。

然后在该垫片的顶部放置另一个垫片。添加另一张浸泡过的建筑用纸，然后在其上再添加两个垫圈。

重复交替使用浸泡过的纸张和两个垫圈，直到总共使用了九个垫圈。您应该在一块浸泡过的纸上盖上两个垫圈。

用纸巾擦干纸叠的侧面。您要确保垫圈的侧面干燥。

另外，请确保浸透的纸张每侧接触的垫圈不超过一个。

拿起LED并将两个引脚分开。然后，将LED的长针推入堆栈下方，以使其与底部的垫圈牢固接触。将短销放在堆栈上垫圈的顶部，然后向下按。观看LED。将销钉连接到垫片堆的顶部和底部时，指示灯是否点亮？

再叠一叠，但是这次使用硬币而不是垫圈。硬币是用什么材料制成的？

堆叠完成后，将其两面擦干，并确保浸透的纸两面仅接触一分钱。

然后再次拿起LED，将长针脚连接到底部硬币，将短针脚连接到顶部硬币。与硬币接触时，您是否看到LED亮起？

第三叠，但是这一次，从一分钱开始在底部，将浸泡过的纸片放在硬币的顶部，然后在纸片顶部添加一个垫圈。重复上述步骤，添加硬币，浸透的纸张和洗衣机，直到总共使用了五枚硬币。最后，您应该在洗衣机顶部放一枚硬币。

同样，请确保将硬币和垫圈侧面浸泡过的纸上的多余液体擦干，并检查浸泡过的纸只接触到洗衣机和硬币的每一侧。

然后将LED引脚的长端连接到堆底部的硬币，将短端连接到堆顶部的垫圈。这次LED发生了什么？

最后，使用干燥的建筑用纸碎片，并堆叠第四枚硬币，交替硬币，干燥纸片，垫圈，硬币，干燥纸片，垫圈，直到总共使用了五枚硬币。您认为湿纸或干纸有什么不同吗？

再使LED发光一遍，然后将长引脚连接到堆栈的底部，将短引脚连接到堆栈的顶部。LED这次会点亮吗？为什么或者为什么不？

额外：您需要多少个硬币和垫圈来点亮LED？数量有关系吗？尝试减少堆叠的硬币和垫圈的数量。点亮LED所需的最小硬币和垫圈数量是多少？

补充：您可以使用自制的纽扣电池为其他设备供电吗？通过将其他设备（例如计算器或小时钟）连接到电池来进行测试！（您可能需要成年人的帮助才能确定必须将设备内的哪些电线连接到电池。）

补充：如果将垫圈更换为另一种类型的材料（如铝箔）会怎样？您还会获得功能正常的电池吗？切开硬币大小的铝箔片，并创建一叠硬币和铝箔以找出答案！

附加：如果您在家中有万用表，则可以测量电池的电压及其产生的电流。当您向电池中添加更多硬币时，电压和电流如何变化？

观察结果

您是否设法使LED点亮？可能不是前两叠仅由硬币或垫圈组成。硬币上涂有铜，这可以使您的硬币变成铜电极。另一方面，镀锌垫圈的外部由锌制成，锌是另一种金属，在电池中起锌电极的作用。功能电池的关键在于两个电极之间必须发生电化学反应。如果两个电极都由相同的材料制成，则不会发生反应，也不会产生电。

但是，当将硬币与垫圈交替使用时，会创建带有两个不同电极的电池：锌电极和铜电极。现在，锌和铜之间可能发生电化学反应，释放出电子，以穿过电解质（醋/盐浸泡过的建筑用纸），从而产生电流。这就是为什么LED应该在交替放置硬币和垫圈而创建的第三叠中点亮的原因。当您取出电解质并使用干纸片代替时，电子不再能够从一个电极移动到另一个电极，因此不会产生电流，并且LED不会点亮！

清理

用自来水冲洗硬币和垫圈，然后擦干。之后，您可以重用它们。丢弃浸泡过的工作纸并擦拭工作区。

来源：sciencebuddies.org

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