Tananyag választó:
Áramforrások, áramforrások kapcsolása - Kísérlet

A kísérlet leírása

Az elemek működése során kémiai energia alakul át elektromos energiává.

A kísérlet menete

A 4x6 cm-es rézlemez egyik rövid oldalát hajlítsuk fel kb. 2 cm szélességben (1. ábra)! Ehhez a felhajlított lemezrészhez csatlakozunk majd a krokodilcsipesszel.
Vágjunk ki az itatóspapírból a fémlemezek méretével megegyező lapot, és áztassuk be vízcsapból kiengedett vízbe! Rakjuk ez után újságpapírra, hogy az itatóspapír még nedves maradjon, de ne csöpögjön belőle a víz!
A meghajlított rézlemezre helyezzünk rá egy nedves itatóspapírt, majd arra egy cinklemezt! Kapcsoljuk a voltmérőt két vezetékkel a lemezekre (2. ábra)! (Mérjünk feszültséget a réz és a cinklemez között!)
Nem kis meglepetésünkre, a voltmérő kilendül! A feszültség értéke 0,6 V körüli. Az elkészített áramforrás galvánelem. (A terheletlen elem feszültségét üresjárási-feszültségnek nevezzük.)
Az itatóspapírt ecettel vagy citromlével savanyított vízzel itassuk át, és ezzel állítsuk össze az elemet! Mérjük meg ennek az elemnek a feszültségét is!
Készítsünk a még fel nem használt lemezekből a fent ismertetett módon elemeket! Rakjunk ezekből először kettőt egymásra úgy, hogy az alsó elem cinklemezére a felső elem rézlemeze kerüljön (3. ábra)!
Az alsó elem rézlemeze és a felső cinklemeze között mérjük meg a feszültséget! Ez az egy elemnél mértnek a kétszerese lesz.
A több elemből álló áramforrást telepnek nevezzük. Az általunk készített telepben az elemek soros kapcsolását valósítottuk meg.
Készítsünk telepet minden meglévő elem sorba kapcsolásával, majd mérjük meg az így előállt telep feszültségét!
Volta Napóleonnál bemutatott kísérletében sok elemet kapcsolt sorba. Az ún. Volta-oszlop "hatása" - a feljegyzések szerint - kézzel megérintve is tapasztalható volt.

A Volta-elem
A Volta-elem működése
A Volta-elem felépítése

A kísérlet továbbfejlesztése

Különböző anyagú fémpénzekből is készíthetünk galvánelemet, Volta-oszlopot.
(Tartós használat során a mért feszültség értéke csökken. Ennek oka az, hogy a rézlemezt hidrogéngáz vonja be, amiből hidrogén ionok mennek az oldatba. Így csökken a réz pozitív töltése, ezzel együtt az elem, ill. telep feszültsége.)

Feltételek

  1. 4x4 cm-es rézlemezből 2 db (de lehet ennél több is),
  2. 4x6 cm-es rézlemezből 1 db,
  3. 4x4 cm-es cinklemezből 3 db, (ill. ugyanannyi, mint ahány rézlemez van összesen) mindkettőt bádogos mű-helyből lehet beszerezni,
  4. itatóspapír,
  5. ecet (citromlé),
  6. feszültségmérő műszer,
  7. két banán-dugós vezeték krokodilcsipesszel.

Magyarázat

Két különböző fém és a közöttük lévő elektromosan vezető folyadék (elektrolit) galvánelemet alkot. Azok a folyadékok alkalmasak elektrolitnak, amelyek vezetik az elektromos áramot, amelyekben ionok vannak. A csapból kieresztett víz ásványi sókban gazdag, iontartalma viszonylag magas. A desztillált vízben ionok nincsenek.
A sorosan kapcsolt elemekből álló telep feszültsége:

Ahol n az elemek száma, U e pedig egy elem feszültsége.
A mért feszültség a két fémlemez anyagi minőségétől és az elektrolittól függ, a lemezek méretétől nem.

Biztonsági információk

A kísérlet elvégzésénél tartsuk be az általános balesetvédelmi szabályokat!


Kapcsolódó információk: