Kõik elektri- ja elektroonikaseadmed vajavad töötamiseks elektrienergiat. Paljudes seadmetes ja masinates on vooluallikaks aku või patarei. Elektriauto Tesla vajab sõitmiseks ainult elektrienergiat ning suudab ühe laadimisega läbida üle 300 km. Kogu vajaliku elektrienergia saab auto akudelt.
- Kuidas toodavad akud ja patareid elektrienergiat?
- Kuidas valmistada ise patareid?
Elektrivoolu tekkimine
Akus ja patareis toimuvad keemilised reaktsioonid, mille tulemusena tekib elektrivool. Keemiline reaktsioon toimub akus ja patareis ainult siis, kui see on ühendatud mõne elektriseadmega. Kui patarei seisab niisama laua peal, siis keemilist reaktsiooni ei toimu ning elektrienergiat ei teki.
Akudes ja patareides muundub keemiline energia elektrienergiaks.
Sidrunipatarei
Üks lihtsamaid vooluallikaid, mida saab ise teha, on nn sidrunipatarei. Selleks läheb vaja sidruneid, vasetatud münte (viiesendiseid), tsinknaelu ja elektrijuhtmeid.
Sidrunipatarei annab väga nõrka elektrivoolu. Nii nõrga vooluga ei saa süüdata hõõglampi ega panna tööle muid elektriseadmeid. Küll aga saab sidrunipatareiga panna helendama väga vähe elektrit tarbiva valgusdioodi ehk LED-i.
Töö käik
- Mulju sidrunit, kuid ära pigista seda katki. Muljumine on vajalik sidrunis olevate vaheseinte lõhkumiseks, et sidrunimahl pääseks sidruni sees liikuma.
- Torka vaskmünt ja tsinknael sidrunisse umbes sentimeetrise vahega. Mündi sisestamiseks lõika sidrunisse noaga väike sälk. Münt ja nael ei tohi omavahel kokku puutuda. Jäta nael ja münt osaliselt sidrunist välja, et saaksid nende külge juhtme kinnitada.
- Lihtne vooluallikas ongi valmis. Selle kontrollimiseks ühenda see LED-iga. Ühe juhtmega ühenda nael LED-i lühema traadiga. Teise juhtmega ühenda münt ja LED-i pikem traat.
Tõenäoliselt ei hakanud LED põlema. Ühest sidrunist tehtud vooluallikas annab liiga vähe elektrivoolu. Et LED-i süüdata, tuleb mitu sidrunist valmistatud vooluallikat ühendada patareiks. Selleks tuleb järjestikku ühendada ühes sidrunis olev münt teises sidrunis oleva naelaga, nagu näidatud pildil. Kui ühendad lõpuks ühe äärmise sidruni mündi LED-i pikema traadiga ja teise äärmise sidruni naela LED-i lühema traadiga, hakkabki LED põlema.
LED võib põleda väga tuhmilt. Päevavalguses on seda raske märgata. LED-i põlemist on parem vaadelda pimedas või hämaras ruumis.
Kuidas sidrunipatarei töötab?
Nael ja münt on kaetud erinevate metallidega. Kui asetada kaks erinevat metalli sidrunimahla (happe vesilahuse) sisse, hakkavad kummagi metalliga toimuma erinevad keemilised reaktsioonid. Aktiivsem metall (tsink) hakkab elektrone ära andma. Elektronid liiguvad mööda juhet ja läbi LED-i teise metalli (vaske). Selline elektronide liikumine juhtmes ongi elektrivool, mis paneb LED-i põlema.
Pean meeles
- Akudes ja patareides toimuvad keemilised reaktsioonid. Reaktsioonide käigus vabanenud energia muundub elektrienergiaks.
Küsimusi ja ülesandeid
- Uuri katseliselt, mitu sidrunist valmistatud vooluallikat on vähemalt vaja omavahel ühendada, et LED põlema hakkaks.
Vaatle, kui tuhmilt või heledalt LED põleb, kui ühendad selle kahest, kolmest või neljast sidrunist valmistatud patareiga. - Võrdle energia muundumise seisukohast patareis toimuvaid keemilisi reaktsioone põlemisega. Mis on nende reaktsioonide puhul sarnane, mis erinev?
