水果電池是利用水果中的化學物質和金屬片發生反應產生電能的一種電池。
基本介紹
- 中文名：水果電池
- 材料：水果（酸性）、導線、金屬片
- 工具：活動性強弱相差較大的金屬片
- 分類：發電裝置
- 適用領域：物理學
- 使用前提：要有酸性物質
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原理
水果電池的發電原理是：兩種金屬片的電化學活性是不一樣的，其中更活潑的那邊的金屬片能置換出水果中的酸性物質的氫離子，由於產生了正電荷，整個系統需要保持穩定（或者說是產生了電荷，電荷造成下列結果），所以在組成原電池的情況下，自由電子從迴路中保持系統的穩定，這樣的話理論上來說電流大小直接和果酸濃度相關，（如果是要表達為一個函式關係的話，那么這個函式其實是和離子強度有關的而且還是定量關係，和離子濃度有定性的關係），在此情況下，如果迴路的長度改變，勢必造成迴路的改變，所以也會造成電壓的改變。
水果電池製作
工具和材料
1、3 個檸檬（酸橙、蘋果、梨、鳳梨也可以）
2、3 個光亮的銅幣。我們使用五角硬幣(或銅片）
3、3 顆鍍鋅的螺絲釘 （也可以使用其他較活躍的金屬，並不一定是鋅，只要能進行置換就行了）（或鋁片）
4、4 根導線，最好導線上帶有夾子（用於夾住銅幣和螺絲釘）。
5、一把小刀以及小的紙質貼上標籤
6、低電壓驅動的發光二極體（LED）。我們使用 Radio Shack 的 276-330 型。
7、一個 35 毫米塑膠膠捲殼或是類似的小容器。最好使用一個黑色不透明的膠捲殼。 （用於遮光，方便觀察）
8、一個釘子或小錐子 （用於在遮光容器上鑽洞）
備註
鍍鋅的螺絲釘可以在大部分五金商店買到。它們也被稱作“電鍍”螺絲釘。給螺絲釘鍍鋅是為了防止它們生鏽，這使螺絲釘外表看起來比較光亮。帶夾子的導線可以在五金店或是電子商店買到。
製作方法
首先，轉動所有檸檬，每次一個。一邊轉動一邊用手擠壓它們直到感覺它們變得有點“柔軟”。這樣做是為了讓檸檬內部產生更多的果汁。這一步非常重要；因為這樣可以幫助您得到檸檬電池最好的效果。
將一顆鍍鋅螺絲釘擰進一個檸檬的大約 1/3 處。使用小刀，小心的在檸檬另一邊 1/3 處切開一個 1 厘米的切口。
注意：最好由成年人使用小刀。無論怎樣，都請“小心”並且“緩慢”的使用小刀。
將硬幣插入切口直到硬幣的一半都在檸檬中。
註：確定您使用的是有光澤的新硬幣。如果硬幣較舊而沒有光澤，用鋼絲球將硬幣磨光。
無論您是否相信，現在就可以從檸檬中得到電流了！如同其它電池一樣，硬幣是它的正極（+），螺絲釘是負極（-）。遺憾的是，這個電池很弱。但是如果您有幾個這樣的電池，可以將它們聯接在一起組成檸檬電池組。
像這樣將硬幣和螺絲釘插入其它兩個檸檬。接著，使用導線和夾子，將第一個檸檬上的螺絲釘與第二個檸檬上的硬幣連線在一起，以此類推，這樣就將三個檸檬電池連線在一起了。同時也給第一個硬幣和最後一顆螺絲釘連上帶夾子的導線。
最後，給連線到第一個硬幣上的夾子標上“+”並給連線到最後一個螺絲釘上的夾子標上“-”。像真正的電池組一樣，檸檬電池組也有正極（+）和負極（-）。
當像這樣串聯時，這些檸檬電池共同產生與幾個小電筒電池串聯所產生的相同的電壓，或者說是電勢，大約在 2.5 伏到 3 伏之間。但是檸檬電池組不能產生足夠的電流以使電筒燈泡發光。
我們怎樣才能辨別出確實實現了電池組呢？一個辦法是將只需要 2.5 伏到 3 伏電壓而且不需太大電流的用電設備連線到電池組上。可以使用一種稱為發光二極體的設備，也可以簡稱為 LED 。很低的電壓和很小的電流就能使 LED 發光。
我們所使用的 LED 包裝盒上的說明是：5 毫米紅色 LED，1.8 伏，20 毫安。這意味著 LED 的直徑為 5 毫米，它只需要 1.8 伏和 20 毫安的電流就可以發光。實際上，小於 20 毫安的電流可以使 LED 微微發光。我們的檸檬電池有足夠的電壓但是電流不夠。所以我們需要尋找一些辦法來觀察微弱的亮光。我們將它裝入膠捲殼的以隔絕外部的光亮。
使用釘子，小心的在膠捲殼外邊大約在一半高的地方鑽出兩個小孔。可以讓成年人來幫您實現這一步。
接著，給一個小孔標上“+”另一個標上“-”。
將 LED 的管腳彎曲成向外的平滑曲線。然後近距離仔細觀察 LED 。它基本上是圓的。但是，如果將它傾斜到特定的角度，您會看到在一個管腳的附近有一個扁平的表面。離這個扁平表面最近的管腳就是負極。在照片中，左邊的管腳是 LED 的負極。您能看到在最左邊管腳附近的小扁平表面嗎？
將 LED 的負極管腳與標有“-”的膠捲殼上的小孔對齊。將 LED 塞入膠捲殼。使 LED 的負極管腳穿過標有“-”的小孔，然後使另一個（正極）管腳穿過標有“+”的小孔。
將管腳從小孔中拉出來並檢查以確保它們與標籤所標示的一致。也給膠捲殼的頂部加上標籤。確定 LED 朝向我們。
讓我們準備好一切等待最後一刻的來臨。使含有 LED 的膠捲殼標有“+”的一邊對準檸檬電池組標有“+”的夾子。將檸檬電池組標有“-”的夾子靠近膠捲殼標有“-”的一邊。
現在一切準備就緒！將 LED 的正極連線到檸檬電池組的正極。將 LED 的負極連線到檸檬電池組的負極。LED 發光了！
但 LED 發的光很暗，這是因為來自電池組的電流太小。黑色的膠捲殼可以幫助您觀察到暗淡的燈光。LED 的末端起到放大鏡的作用。當您直接觀察 LED 的末端時，可以容易的看到發光現象。
這證明了您真的成功製作了一個可以使用的檸檬電池。
疑難解答
如果您不能看到 LED 發光，請嘗試以下方法：
1. 您可能弄反了 LED 的極性，也就是正極和負極顛倒了。首先較為活潑的金屬發生的是氧化反應，因此較活潑金屬片為負極，另一端較不活潑金屬則為正極。反轉 LED 並觀察它是否發光。
2. LED 發出的光可能非常暗淡。將 LED 放到一個更暗的屋子裡，並在實驗前使您的眼睛適應更暗淡的光線。
3. 確定所有的連線都可靠：確保導線夾與硬幣和螺絲釘的連線還有檸檬中的硬幣和螺絲釘都牢固。
電壓數據
銅和鋁 | 銅和鋅 | |
梨 | 0.49 | 0.95 |
蘋果 | 0.55 | 0.96 |
土豆 | 0.3-0.4 | 0.6左右 |
檸檬 | 0.62 | 0.99 |
