Limun baterija je klasični znanstveni eksperiment koji se koristi za demonstriranje osnova kemijskog baterijskog sustava. Za provedbu ovog eksperimenta, znanstveniku je potreban jedan vrlo sočan limun, pocinčani ili pocinčani čelični čavao i čisti bakreni novčić ili dio bakrenog ožičenja u kućanstvu. Znanstvenik koji izrađuje bateriju također treba žicu s aligatorskim kopčama na svakom kraju i osjetljivi voltmetar. Voltmetri se obično mogu naći u odjeljku za opskrbu električnom energijom u prodavaonici hardvera, elektroničkoj trgovini za hobi ili centru za poboljšanje doma. Male diode koje emitiraju svjetlost (LED) i drugi električni uređaji također se mogu koristiti za testiranje limunske baterije, iako to obično zahtijeva dodatne limune.
Kako radi
Limun baterija se oslanja na elektrone i kemijsku reakciju koja se odvija kada se metali uvedu u kiselu smjesu. Limun sadrži značajnu količinu kiselog soka, koji je u znanstvenoj terminologiji “elektrolit”. Kiselina u elektrolitu pomaže razbiti atomsku strukturu metala, poput bakra i cinka, uzrokujući oslobađanje pojedinačnih elektrona. Kada znanstvenik stvori strujni krug, spajanjem dva metala s vodičem, elektroni teku kroz njega kao električni naboj, koji se može detektirati na voltmetru ili drugom uređaju.
Izrada baterije
Najprije bi znanstvenik koji stvara limunovu bateriju trebao pažljivo umetnuti bakreni novčić ili bakrene žice za kućanstvo u jedan kraj limuna, a zatim umetnuti pocinčani čavao u suprotni kraj. Za znanstvenika koji to radi važno je osigurati da dva metala ne dođu u kontakt jedan s drugim. To bi zatvorilo krug, a držanje metala dok se dodiruju moglo bi rezultirati blagim strujnim udarom.
Stvaranje naboja
Nokat i novčić sada su postali elektrode. I bakar i cink omogućuju strujanje elektrona kroz njih, što znači da se smatraju izvrsnim vodičima električne energije. Bakreni novčić ili žica smatra se pozitivnom (+) elektrodom, dok je čavao obložen cinkom negativnom (-) elektrodom.
Protočni elektroni koji se nalaze u elektrolitu limunovog soka prirodno žele prijeći s negativnih na pozitivne elektrode. Brzina protoka ovih elektrona mjeri se kao amperaža. Voltmetar to bilježi tako što prikazuje napon, koji pokazuje “električni tlak” koji radi unutar kruga.
Mjerenje napona
Jedna baterija s limunom ne proizvodi značajnu količinu napona, ali osjetljivi voltmetar bi trebao otkriti neki električni izlaz. Znanstvenik bi trebao spojiti pozitivnu kopču žice, kraj s crvenim kućištem, na bakreni novčić ili žicu; i negativ kopču, kraj s crnim kućištem, na pocinčani čavao. Digitalno očitavanje ili analogni kotačić na voltmetru trebao bi pokazati mali broj napona, obično manji od jedne desetine volta. To obično nije dovoljno za pokretanje digitalnog sata ili napajanje žarulje, ali pokazuje da je električna struja nastala kemijskom reakcijom unutar limunske baterije.
Povećanje naboja
Iako je jednoćelijska baterija s limunom funkcionalna, pruža malo značajnog električnog naboja. Dodatni napon može se osigurati povećanjem broja ćelija ili limuna unutar baterije. Niz limuna može funkcionirati zajedno kao jedna baterija putem dodatnih žica pričvršćenih od pozitivne elektrode, bakrenog dijela, jednog limuna do negativnog kraja, cink čavala, drugog.
Otprilike četiri limuna spojena u seriju na ovaj način trebala bi osigurati dovoljno snage za upalu male LED diode. Znanstvenik bi trebao spojiti negativni vod s jednog kraja limuna na LED žicu koja je najbliža spljoštenom dijelu kućišta. On ili ona tada mogu spojiti pozitivni kabel, s drugog kraja limuna, na drugu žicu. U sredini LED diode trebao bi svijetliti slab, ali zamjetan sjaj; dodatni limuni ili ćelije mogu se dodati u bateriju za veće punjenje i još svjetliji sjaj.