1780年的一天,意大利解剖學(xué)家伽伐尼在做青蛙解剖時,兩手分別拿著不同的金屬器械,無意中同時碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到電流的刺激,他稱之為“生物電”。而意大利物理學(xué)家伏特在多次實驗后則認(rèn)為:伽伐尼的“生物電”之說并不正確。
青蛙的肌肉之所以能產(chǎn)生電流,大概是肌肉中某種液體在起作用。1799年,伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里,發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導(dǎo)線中有電流通過。伏特用這種方法成功制成了世界上第一個電池“伏特電堆”,也即原電池。原電池發(fā)展至今,品種很多。當(dāng)然,鋰電池是當(dāng)今技術(shù)穩(wěn)定、使用較多的一種。
中學(xué)科技館中有個很受學(xué)生歡迎的展品叫“手蓄電池”。那它的原理是什么呢?原理是利用人體的汗液作為電解液,銅棒、鋁棒發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)能,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能,使電流表指針轉(zhuǎn)動。
具體來說,當(dāng)用手握住不同的金屬棒時,可看到電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),證明有電流產(chǎn)生。這是因為我們手上的汗液是電解質(zhì),里面含有一定量的正負(fù)離子,握住不同的金屬棒時,比如鋁和銅棒,鋁比銅活潑,鋁棒與汗液中的負(fù)離子cl-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成三氯化鋁,而把外層電子留在鋁棒上,使其聚集大量負(fù)電荷,銅棒上聚集大量正電荷,此時鋁棒、人、銅棒、電流計形成閉合回路。鋁棒上的電子通過電流計將向銅棒移動,產(chǎn)生電流,故電流計指針偏轉(zhuǎn),這實際上就構(gòu)成了一個簡單的原電池。
筆者當(dāng)中學(xué)科技館志愿者多年來發(fā)現(xiàn),不同層次的學(xué)生對此都非常感興趣。年齡小的會詢問其中的原理,而高中生基本知道這是原電池。交流中,好多同學(xué)都能進行知識遷移,想到水果電池的制作,這是科技館體驗后的意外驚喜。
對于水果電池,大家并不陌生,網(wǎng)上也有很多制作版本,筆者與我校高二(3)班科技小組成員在實驗探索后發(fā)現(xiàn),水果取材很豐富,可用蜜橘、臍橙、蘋果、檸檬、西紅柿等,取汁多的更佳,比如蘋果、西紅柿。兩金屬極片試用了50A或60A電瓶銅接頭(以下簡稱銅片)與鋁片,及銅片與M3×30沉頭自攻螺絲(以下簡稱鍍鋅螺絲),將其插入西紅柿,用電表測得一個銅鋁電池的電壓約0.2V,一個銅、鍍鋅螺絲電池的電壓約0.55 V。
1、將銅片、鍍鋅螺絲依次插入同一個西紅柿,兩極間距離約1.5厘米。銅片、鍍鋅螺絲插深些效果更好。制作好6個這樣的西紅柿,銅片為正極,螺絲為負(fù)極。
2、用導(dǎo)線將銅片接螺絲依次串聯(lián)起來,組成一個以銅片為正極、螺絲為負(fù)極的電池組。
3、最后將銅片接LED燈珠正極(白色線),螺絲接其負(fù)極(藍(lán)色線),燈珠持續(xù)發(fā)光,效果明顯。
4、升級實驗:拆下LED燈珠,換上時鐘,銅片接時鐘正極,螺絲接其負(fù)極,時鐘秒針立馬轉(zhuǎn)動起來,效果非常好。