Una batteria al limone è un classico esperimento scientifico utilizzato per dimostrare le basi di un sistema di batterie chimiche. Per condurre questo esperimento, uno scienziato ha bisogno di un limone molto succoso, un chiodo d’acciaio zincato o rivestito di zinco e una moneta di rame pulita o una sezione di cavi di rame domestici. Lo scienziato che produce la batteria ha anche bisogno di un filo con morsetti a coccodrillo a ciascuna estremità e di un voltmetro sensibile. I voltmetri si trovano solitamente nella sezione di alimentazione elettrica di un negozio di ferramenta, di un negozio di hobelettronici o di un centro per la casa. È possibile utilizzare anche piccoli diodi a emissione di luce (LED) e altri dispositivi elettrici per testare una batteria al limone, sebbene ciò in genere richieda ulteriori limoni.
Come funziona?
Una batteria al limone si basa su elettroni e su una reazione chimica che avviene quando i metalli vengono introdotti in una miscela acida. Il limone contiene una quantità significativa di succo acido, che nella terminologia scientifica è un “elettrolita”. L’acido in un elettrolita aiuta ad abbattere la struttura atomica dei metalli, come rame e zinco, causando il rilascio di singoli elettroni. Quando uno scienziato crea un circuito, collegando i due metalli con un conduttore, gli elettroni lo attraversano come una carica elettrica, che può essere rilevata su un voltmetro o altro dispositivo.
Fare la batteria
Innanzitutto, lo scienziato che crea una batteria al limone dovrebbe inserire con attenzione la moneta di rame o il cablaggio di rame domestico in un’estremità del limone, quindi inserire il chiodo galvanizzato nell’estremità opposta. È importante che lo scienziato che fa questo si assicuri che i due metalli non entrino in contatto tra loro. Ciò chiuderebbe il circuito e tenere i metalli mentre si toccano potrebbe provocare una lieve scossa elettrica.
Creare la carica
Il chiodo e la moneta ora sono diventati elettrodi. Sia il rame che lo zinco consentono agli elettroni di fluire attraverso di essi, il che significa che sono considerati eccellenti conduttori di elettricità. La moneta o il filo di rame è considerato un elettrodo positivo (+), mentre il chiodo zincato è un elettrodo negativo (-).
Gli elettroni a flusso libero che si trovano nell’elettrolita del succo di limone vogliono naturalmente spostarsi dagli elettrodi negativi a quelli positivi. La velocità di flusso di questi elettroni viene misurata come amperaggio. Il voltmetro lo rileva visualizzando la tensione, che indica la “pressione elettrica” che lavora all’interno del circuito.
Misurazione della tensione
Una singola batteria al limone non produce una quantità significativa di tensione, ma un voltmetro sensibile dovrebbe rilevare una certa potenza elettrica. Lo scienziato dovrebbe collegare la clip positiva di un filo, l’estremità con un involucro rosso, alla moneta o al filo di rame; e la clip negativa, l’estremità con un involucro nero, al chiodo zincato. Una lettura digitale o un quadrante analogico sul voltmetro dovrebbe mostrare un piccolo numero di tensione, solitamente inferiore a un decimo di volt. Questo in genere non è sufficiente per far funzionare un orologio digitale o alimentare una lampadina, ma dimostra che una corrente elettrica è stata generata attraverso una reazione chimica all’interno della batteria al limone.
Aumentare la carica
Mentre una batteria al limone a cella singola è funzionale, fornisce poca carica elettrica significativa. È possibile fornire ulteriore tensione aumentando il numero di celle, o limoni, all’interno della batteria. Una serie di limoni può funzionare insieme come un’unica batteria tramite fili aggiuntivi collegati dall’elettrodo positivo, parte in rame, di un limone all’estremità negativa, chiodo di zinco, di un altro.
Circa quattro limoni collegati in serie in questo modo dovrebbero fornire energia sufficiente per accendere un piccolo LED. Lo scienziato dovrebbe collegare il cavo negativo da un’estremità del limone al filo del LED più vicino a un’area appiattita dell’involucro. Lui o lei può quindi collegare un cavo positivo, dall’altra estremità del limone, all’altro filo. Un bagliore debole ma evidente dovrebbe accendersi al centro del LED; ulteriori limoni o celle possono essere aggiunti alla batteria per una maggiore carica e un bagliore ancora più luminoso.