Experiment Voltův sloup

Demonstrovat vznik napětí mezi různými kovy v elektrolytu.

Demonstrovat voltův sloup

Experiment předchází lekci Elektrické napětí 2 (galvanický článek). V závislosti na variantě experimentu můžeme použít v rámci nebo místo lekce Volta a Galvani.

Po vyřešení lekce Volta a Galvani žákům představíme, jak asi postupoval pan Volta při svém zkoumání. Představíme několik různých kovů a kapalin, pomocí voltmetru ověřujeme přítomnost napětí a výsledky zapisujeme. Na základě naměřených hodnot vidíme, že napětí vzniká jen v určitých kapalinách a mezi různými kovy. Kovy můžeme také seřadit podle toho, jak velké mezi nimi vzniká napětí.

Jako kovové exempláře můžeme použít buď pojmenované kovy z nějaké školní sady nebo běžně dostupné předměty. V tomto případě bohužel často nevíme, o jaký kov se přesně jedná, a tak se závěr experimentu omezí pouze na skutečnost, že musíme použít různé kovy.

různé kapaliny (destilovaná voda, slaná voda, ocet…), různé kovy, voltmetr, kádinka

Pomocí vybraných kovů a kapaliny sestavíme voltův sloup. Pozorujeme, že s přibývajícím počtem článků roste velikost napětí. Po dosažení určité hodnoty napětí ověříme jeho přítomnost připojením LED, která je citlivá i na malé proudy (nejmenší napětí, okolo 2 V, stačí na rozsvícení červené LED). Přítomnost napětí na Voltově sloupu lze ověřit také pomocí jazyka (při použití pěti Cu–Al článků v solném roztoku lze cítit slabé brnění). 

Možná varianta sloupu se skládá z pěti mincí 10 Kč a 50 h, mezi kterými je papírek namočený ve slané vodě.

Na základě tohoto pozorování seznámíme žáky s různými typy běžně používaných článků a baterií.

5 kusů dvou druhů kovových plíšků (například mince 10 Kč a 50 h), papír namočený v elektrolytu (například slaná voda), LED

Žáci jsou seznámeni s pozorováním pana Galvaniho a s nápadem pana Volti. Vzhledem k tomu, že pan Volta nevěděl nic o struktuře atomu, nemohl svůj nápad dokázat jinak než testováním. Takové testování provedou i žáci. Možností, jak to provést, je celá řada.

V zásadě platí, že necháme žáky zkoumat vznik napětí mezi různými kovy. Na základě tohoto pozorování žáci sestaví řadu kovů podle toho, jak velké napětí mezi nimi vzniká. Důležitým pozorováním je, že mezi stejnými kovy napětí nevzniká.

Žáci mohou zkoumat i různé elektrolyty (destilovanou vodu, pitnou vodu, slanou vodu, sladkou vodu, ocet, atd.)

Žáci mohou mít předem připravené různé kovy (například z nějaké školní sady pomůcek) nebo mohou zkoumat různé kovy okolo sebe (například mince). Zde je ovšem nevýhoda, že u řady věcí nejsme schopni určit, z jakého kovu přesně jsou. Závěr experimentu se tak omezí pouze na skutečnost, že musíme použít různé kovy.

Kovy se mohou do elektrolytu buď přímo namáčet nebo stačí položit je na navlhčený papírek.

Přítomnost napětí ověřujeme voltmetrem.

Viz pracovní list Voltovo bádání v příloze.

různé kapaliny (destilovaná voda, slaná voda, ocet…), různé kovy, voltmetr

Žáci mohou na základě zjištění z minulého pozorování sestavit Voltův sloup. Můžeme je buď přímo seznámit s postupem nebo je nechat experimentovat.

Žáci na základě instrukcí v pracovním listu sestaví Voltův sloup a rozsvítí LED.

Viz pracovní list Voltův sloup v příloze.

Zadáme žákům úkol: Rozsviť LED

Připravíme řadu různých pomůcek, se kterými pracovali během minulého experimentu a necháme je zkoušet sestavit Voltův sloup. Například: měděné a zinkové plíšky (pozinkované podložky se dají pořídit v železářství), destilovanou vodu, sůl, cukr, papír, voltmetry, LEDky.

Vzhledem k tomu, že jsme s žáky pravděpodobně ještě neprobírali způsob zapojení diody, můžeme pro žáky připravit dvě paralelně a opačně orientované LED. Po připojení této součástky se vždy jedna LED rozsvítí bez ohledu na polaritu zdroje.

Přítomnost napětí na Voltově sloupu lze ověřit také pomocí jazyka (při použití pěti Cu–Al článků v solném roztoku lze cítit slabé brnění).

Na základě tohoto experimentu seznámíme žáky s různými typy běžně používaných článků a baterií.

dva druhy kovových plíšků (například mince 10 Kč a 50 h), papír, destilovaná voda, sůl, cukr, LEDky