INTRODUCCIÓN Para la Feria de las Ciencias 2013 se escogio el proyecto científico de la rama de Física Electricidad Con Limones.
En este trabajo veremos una manera práctica de generar electricidad. Demostraremos que de pequeñas cosas podemos satisfacer grandes necesidades, como lo es hacer funcionar un reloj, prender una ampolleta, hacer funcionar una calculadora, etc., a través de cosas tan simples como un limón, una papa, una manzana, etc.
El presente informe consta de: Introducción Objetivos Marco teórico Materiales Procedimiento Resultados Conclusiones Anexos
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Conocer las características y aplicabilidad de la energía cítrica.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Generar energía a base de un limón, una puntilla de zinc y una moneda de cobre, para luego reunir este y otros más por medio de cables para optimizar la energía y prender un led.
Crear una batería eléctrica a base de cítricos y materiales conectores con los cuales se pueda generar una especie de cadena el que pueda pasar corriente por cada uno de los cítricos y pueda generar la energía necesaria para hacer funcionar un reloj o un led.
MARCO TEÓRICO
¿Qué es una batería? Una batería es un dispositivo que almacena energía química para ser liberada después en forma de energía eléctrica al momento de encender determinado circuito. Cuando la batería se conecta a una demanda externa de corriente, como un led, la energía química se convierte en energía eléctrica y fluye a través del circuito.
¿Cómo funciona? La energía con limones consiste en utilizar de forma optima el acido u otro electrolito que contienen los limones, como generador de energía, conductor de esta o reductor de energía, creando en el cobre que le introducimos un polo positivo y en el magnesio y el zinc actuando como polo negativo, obteniendo así la estructura física y química de una batería común. Si se quiere optimizar el uso de esta energía para efectos más comunes como prender un bombillo en este caso un led, es necesario incrementar la energía con más limones y conectándolos en cadena. La pila de limón La pila de limón es un experimento propuesto como proyecto en muchos libros de textos de ciencias. Consiste en insertar, en un limón, dos objetos hechos de metales diferentes, por ejemplo un clavo galvanizado y una moneda de cobre. Estos dos objetos funcionan como electrodos, causando una reacción electroquímica mediada por el jugo de limón que genere una pequeña cantidad de corriente eléctrica. El objetivo de este experimento es demostrar a los estudiantes cómo funcionan las baterías. Después de que la pila está ensamblada, se puede usar un multímetro para comprobar el voltaje generado, que usualmente no supera 1 V. El voltaje y corriente producido es insuficiente para encender un LED estándar, para lo que se requeriría una batería hecha de varias pilas de limón. Se necesitan al menos dos pilas conectadas en serie para duplicar el voltaje y varias conectadas en paralelo para alcanzar corrientes del orden de 5 mA.
Principio de funcionamiento Nuestra "batería de limones" transforma energía química en energía eléctrica. Esencialmente, los electrones son producidos por la reacción química entre el ácido contenido en el limón y el trozo de zinc. Cuando se conecta un cable entre los electrodos, los electrones fluyen por el mismo, desde el terminal negativo al terminal positivo, gastando la batería (no hacerlo con baterías potentes, puede ser peligroso). Normalmente, no se conecta solamente un cable, sino una carga como una lamparita, un motor o el circuito eléctrico de algún aparato como la radio o el walkman. En el interior de una pila o batería comercial siempre hay una sustancia química (llamada electrolito) que produce los electrones y dos terminales metálicos (llamados electrodos), por donde los electrones entran o salen. En nuestro caso la sustancia química es el ácido del limón y los electrodos los trozos de zinc y cobre. Los electrodos siempre están marcados con los signos "+" y "-". En las pilas normales (como las pilas tipo AA, C o D) los electrodos son los extremos y en una batería de auto son dos trozos de plomo. Una celda de batería de limón se hace con un limón y dos electrodos metálicos de diversos metales. En la práctica, una sola celda de limón es incapaz de encender un bombillo.
MATERIALES Para este experimento necesitarás Dos limones.
-4 clavos de zinc. -4 placas de cobre. -50 cm de cable de cobre. -Tijera -Cuchillo Para hacer la "batería de limones" se necesita:
1) Uno o más limones. 2) Trozos de cable eléctrico de cobre aislado para las conexiones. 3) Un pedazo de zinc. 4) Un pedazo de cobre. 5) Pinzas conectoras (tipo cocodrilo).
La electricidad generada por esta batería se puede usar de distintas maneras. El pedazo de cobre puede ser una moneda, como esta moneda argentina de 50 centavos con 92 % de Cobre y 8 % de Alumnio El pedazo de zinc puede ser un clavo galvanizado. En talleres o ferreterías también es posible conseguir recortes metálicos de zinc y cobre.
PROCEDIMIENTO Construcción de la "batería de limones"
Elegimos varios limones con buen aspecto, si son grandes y jugosos mejor. Se sugiere "amasar" suavemente los limones, como para que suelten el jugo sin que se rompan. Insertar el pedazo de zinc (el clavo galvanizado) y el pedazo de cobre (una moneda) en el limón. El pedazo de zinc y el pedazo de cobre no deben tocarse. Hasta aquí hemos construido lo que se conoce como una celda de la batería. Los pedazos de zinc y cobre serían los electrodos de nuestra batería, mientras que el jugo dentro del limón sería el electrolito. Todas las pilas y baterías tienen un terminal positivo "+" y otro negativo "". La corriente eléctrica es un flujo de partículas atómicas llamadas electrones. Si se conectan los electrodos de nuestra batería con un cable metálico, los electrones saldrán por el cable desde el terminal "-" hacia el terminal "+" generando una corriente eléctrica. Y esta corriente eléctrica que pasa por el cable se puede usar para lo que uno desee, ya sea encender una bombita, hacer funcionar una calculadora, etc. En nuestro caso, el zinc es el terminal negativo y el cobre el positivo. Para ver que esta batería de limones está funcionando, usamos este aparatito llamado voltímetro (o multímetro, o téster). Conectamos un extremo de cable de cobre a cada terminal (para esto es conveniente usar las pinzas cocodrilo) y los otros extremos al multímetro. En el dibujo, el multímetro muestra que nuestra batería está generando un voltaje de 0.906 volts. Lo más importante es que el multímetro nos está diciendo que nuestra batería realmente funciona. Pero como seguramente ya habrás visto, muchos aparatos eléctricos necesitan más de una pila o batería para funcionar.
Si conectáramos los terminales de nuestra "batería de limones" a una bombita, en vez de al multímetro, no conseguiríamos encenderla, debido a que un solo limón no genera la suficiente cantidad de corriente eléctrica. Para lograr una corriente eléctrica mayor, construimos más "baterías de limones" y las conectamos entre sí para lograr un mayor voltaje. La conexión entre "baterías de limones" se hace con cables metálicos desde el terminal "+" de una al terminal "-" de la otra, como se indica el dibujo. En esta figura vemos que la conexión en serie de las dos "baterías de limones" produce ahora un voltaje mayor, de 1.788 volts. Este valor no es todavía suficiente para encender una bombita. Observa que el cable rojo une el trozo de zinc de uno de los limones(terminal "-" ) al trozo de cobre del otro limón (terminal "+" ).
Ahora usamos esta "baterías de limones" para encender una lamparita
Para conseguir encender una bombita común, se necesitaría producir mayor corriente eléctrica, es decir que deberíamos conectar entre sí muchísimos limones. A continuación te mostramos cómo hacer destellar una pequeña bombita de luz, como la usada en las linternas. Para no conectar demasiados limones, emplearemos una bombita de muy bajo consumo, usada en las linternas más modernas. Estas "bombitas" son conocidas como diodos LED (siglas de LightEmitting Diode, es decir, Diodo Emisor de Luz).
Conectemos cuatro "baterías de limones" entre sí, tal como hicimos en la figura de abajo. Verás que ahora el multímetro mide un voltaje mayor. En el experimento mostrado en la figura 6 se observa que las cuatro "baterías de limones" producen un voltaje de 3.50 volts.
El valor obtenido puede variar en cada experimento. En el caso mostrado en la figura, la corriente eléctrica que se obtiene con los cuatro limones debería suficiente para producir un tenue destello de una lamparita. En la figura de abajo se muestra cómo conectar la lamparita a la combinación de cuatro "baterías de limones". Tenemos lo que se llama un circuito eléctrico. En esta figura los electrones salen del pedazo de zinc o terminal "-" de uno de los limones de los extremos, pasan por los cables, pasan por la lamparita y la hacen destellar, y vuelven a través de los cables al pedazo de cobre o terminal "+" del limón del extremo opuesto.
Las "lamparitas" de diodos LED tienen dos terminales. Para que sea fácil distinguir estos terminales, hay en la base del LED una parte chata (indicada por la flecha) que indica el terminal que debe ser conectado al cable que sale del pedazo de zinc o terminal "-"de nuestra "batería de cuatro limones".
UTILIDAD Puedes elegir una o más de las siguientes utilidades:
- Para encender una pequeña bombita de luz (preferentemente un diodo LED). - Para hacer funcionar 1 calculadora elemental (y no muy cara). - Para accionar un multímetro (el aparato usado por los electricistas para medir electricidad). - Para generar campos magnéticos que hagan mover la aguja de una brújula.
CONCLUSIONES 1. Después de realizar esta batería vimos como a través de unos cítricos podíamos lograr generar energía por medio de un material fácil de encontrar que en algunos casos evitaría incomodidades de ir a conseguir una batería. 2. En este experimento nos dimos cuenta que existen diferentes maneras de generar baterías por medio de materiales caseros,y que dependiendo de cómo estén hechos se pueden crear generadores de energía que no estén contribuyendo con la contaminación.
