Sitruuna -akku on klassinen tieteellinen kokeilu, jota käytetään osoittamaan kemiallisen akkujärjestelmän perusteet. Tämän kokeen suorittamiseksi tiedemies tarvitsee yhden erittäin mehukkaan sitruunan, galvanoidun tai sinkityn teräsnaulan ja puhtaan kuparikolikon tai osan kotitalouksien kuparijohtimista. Akkua valmistava tiedemies tarvitsee myös langan, jonka molemmissa päissä on alligaattoripidikkeet ja herkkä voltimetri. Volttimittarit löytyvät yleensä rautakaupan, elektronisen harrastekaupan tai kodinparannuskeskuksen sähkönsyöttöosasta. Pieniä LED-valoja ja muita sähkölaitteita voidaan käyttää myös sitruuna-akun testaamiseen, vaikka tämä yleensä vaatii lisää sitruunoita.
Miten se toimii
Sitruuna -akku perustuu elektroniin ja kemialliseen reaktioon, joka tapahtuu, kun metalleja lisätään happamaan seokseen. Sitruuna sisältää huomattavan määrän hapanta mehua, joka tieteellisessä terminologiassa on “elektrolyytti”. Elektrolyytin happo auttaa hajottamaan metallien, kuten kuparin ja sinkin, atomirakenteen, mikä vapauttaa yksittäisiä elektroneja. Kun tiedemies luo piirin yhdistämällä kaksi metallia johtimeen, elektronit virtaavat sen läpi sähkövarauksena, joka voidaan havaita voltimittarilla tai muulla laitteella.
Akun tekeminen
Ensinnäkin sitruuna -akun luovan tiedemiehen on asetettava varovasti kuparikolikko tai kotitalouksien kuparijohdot sitruunan toiseen päähän ja työnnettävä sitten sinkitty naula vastakkaiseen päähän. Tiedemiehen on tärkeää tehdä tämä varmistaakseen, että nämä kaksi metallia eivät joudu kosketuksiin toistensa kanssa. Tämä sulkee piirin, ja metallien pitäminen kiinni niiden kosketuksesta voi aiheuttaa lievän sähköiskun.
Maksun luominen
Naula ja kolikko ovat nyt tulleet elektrodeiksi. Sekä kupari että sinkki sallivat elektronien virrata niiden läpi, mikä tarkoittaa, että niitä pidetään erinomaisina sähkönjohtimina. Kuparikolikkoa tai -lankaa pidetään positiivisena (+) elektrodina, kun taas sinkitty naula on negatiivinen (-) elektrodi.
Sitruunamehu-elektrolyytistä löytyvät vapaasti virtaavat elektronit haluavat luonnollisesti siirtyä negatiivisista positiivisiin elektrodeihin. Kuinka nopeasti nämä elektronit virtaavat, mitataan ampeerina. Voltimittari havaitsee tämän näyttämällä jännitteen, joka osoittaa piirissä toimivan “sähköisen paineen”.
Jännitteen mittaus
Yksittäinen sitruuna -akku ei tuota merkittävää jännitettä, mutta herkän voltimittarin pitäisi havaita jonkin verran sähkötehoa. Tiedemiehen tulee liittää langan positiivinen pidike, jonka pää on punaisella kotelolla, kuparikolikkoon tai -lankaan; ja negatiivipidike, pää musta kotelo, sinkittyyn naulaan. Volttimittarin digitaalisen lukeman tai analogisen valitsimen pitäisi näyttää pieni jännite, yleensä alle kymmenesosa voltista. Tämä ei yleensä riitä digitaalisen kellon käyttämiseen tai lampun käyttämiseen, mutta se osoittaa, että sähkövirta on syntynyt sitruuna -akun kemiallisen reaktion kautta.
Latauksen lisääminen
Vaikka yksisoluinen sitruuna-akku on toimiva, se tarjoaa vain vähän mielekästä sähkövarausta. Lisäjännite voidaan saada lisäämällä akun kennojen tai sitruunoiden määrää. Sarja sitruunoita voi toimia yhdessä yhtenä paristona lisäjohtojen kautta, jotka on kiinnitetty yhden sitruunan positiivisesta elektrodista, kupariosasta toisen puolen negatiiviseen päähän, sinkkikynsiin.
Noin neljän tällä tavalla sarjaan kytketyn sitruunan pitäisi antaa riittävästi virtaa pienen LED -valon sytyttämiseen. Tiedemiehen tulisi kytkeä negatiivinen johdin toisesta päästä sitruuna LED -johtoon, joka on lähimpänä kotelon litteää aluetta. Hän voi sitten kytkeä positiivisen johtimen, toisesta päästä sitruuna, toiseen johtoon. Himmennettävän, mutta havaittavan hehkun pitäisi syttyä LEDin keskelle; lisää sitruunoita tai kennoja voidaan lisätä akkuun latauksen lisäämiseksi ja kirkkaamman hehkun aikaansaamiseksi.