Exploratorium: Science Snacks: Hand Battery

www.nadialoloom.4t.com

الصفحة الرئيسية - الفيزياء - الكيمياء - الأحياء - مناهج دراسية - دليل المواقع

جسدك يولد الكهرباء Hand Battery

تتولد الكهرباء عند ملامسة جسمك لمعدنين مختلفين .

Your skin and two different metals create a battery.

عندما تضع يديك على صفيحتين من معدنين مختلفين تتكون بطارية كهربية .

When you place your hands on metal plates, you and the plates form a battery.

الأدوات المستخدمة

A DC microammeter capable of reading 100 microamps.

Lميكرو أميتر مدرج حتى 100 ميكرو أمبير

An aluminum plate and a copper plate, each about the size of your hand.

صفيحتين من الألومنيوم والنحاس بحجم يديك .

2 electrical lead wires with alligator clips at both ends (available at Radio Shack).

سلكى توصيل ومشبكين معنيين .

خطوات الإعداد

ضع الصفيحتين على سطح عازل مثل الخشب . صل طرفى السلكين بطرفى الميكروأميتر ثم صلهما بالصفيحتين مستخدما الملاقط المعدنية .

Mount both metal plates on a piece of wood or simply clamp them to a nonmetallic surface.

Using the clip leads, connect one plate to one of the meter’s terminals and connect the other plate to the other terminal. At this point it doesn’t matter which plate attaches to which terminal.

تنفيذ التجربة

ضع يديك على كل من الصفيحتين و لاحظ التغير الذى يحدث فى قراءة الميكروأميتر . إذا لم يحدث أى تغير فى تدريج الميكروأميتر ، اعكس التوصيل بين كل من الصفيحتين والميكروأميتر . إذا لم تلاحظ أى تغير فى قراءة الأميتر ، قم بفحص أسلاك التوصيل أو نظف سطحى الصفيتين لإزالة الطبقة السطحية عليهما .

Place one hand on each plate. You should notice a reading on the meter. If the meter doesn't show an electrical current, simply reverse your connections, attaching the copper plate to the terminal that the aluminum was connected to and vice versa. If there is still no current, check the connections and the wiring. If that doesn't produce current, try cleaning the plates with a pencil eraser or steel wool to remove oxidation.

استبدل الصفائح بصفائح أخرى من معادن مختلفة وجرب ولاحظ أى نوعين من المعادن يعطى تيار أقوى . اضغط بيديك على الصفيحتين ولاحظ الإختلاف فى قراءة التدريج ، بلل يديك بالماء ولاحظ الفرق أيضا .

Experiment with different metals to find out what combination produces the most current. Try pressing harder on the plates. Get your hands wet and try again.

Repeat the above experiments with the plates wired to a voltmeter. For accurate readings you will need an FET input voltmeter.

التفسير

تعمل طبقة العرق الخفيفة التى توجد على يديك( كموصل إلكتروليتى) كالحمض الموجود بالبطارية ويتفاعل مع صفيتى النحاس والألومنيوم . تسحب يدك الملامسة للصفيحة النحاسية الشحنات السالبة (الإلكترونات) منها فتتكون عليها شحنات موجبة على صفيحة الألومنيوم و تعطى يدك الشحنات السالبة (الإلكترونات) لصفيحة الألومنيوم فتصبح سالبة الشحنة

When you touch the two metal plates, the thin film of sweat on your hands acts like the acid in a battery, reacting with the copper plate and with the aluminum plate. In one of these reactions, your hand takes negatively charged electrons away from the copper plate, leaving positive charges behind. In the other reaction, your hand gives electrons to the aluminum plate, causing it to become negatively charged.

الفرق فى الشحنة بين الصفيحتين يولد شحنة كهربية – تيار كهربى - . تؤدى الزيادة فى الإلكترونات على صفيحة الألومنيوم إلى إنتقال الإلكترونات خلال الأميتر إلى صفيحة النحاس . (لا تنتقل الشحنات الكهربية الموجبة فى المعادن) .

فى جسمك تتحرك الشحنات الموجبة والسالبة بحرية ، حيث تنتقل الشحنات السالبة من يدك التى تلامس صفيحة النحاس إلى اليد الملامسة لصفيحة الألومنيوم ، وفى نفس الوقت تنتقل الشحنات الموجبة فى الإتجاه االعكسى . وباستمرار التفاعل وازدياد الفرق بين الشحنتين على الصفيحتين يسجل الأميتر تغير بسيط فى تدريجه

This difference in charge between the two plates creates a flow of electrical charge, or electrical current. Since electrons can move freely through metals, the excess electrons on the aluminum plate flow through the meter on their way to the copper plate. (In metals, positive charges cannot move.) In your body, both positive and negative ions move. Negative electrons move through your body from the hand touching the copper to the hand touching aluminum. At the same time, positive ions move in the opposite direction. As long as the reactions continue, the charges will continue to flow and the meter will show a small current.

عندما يكون سطح جسمك جاف فإن مقاومته للتيار الكهربى تكون كبيرة أما عندما تبلل يديك تقل المقاومه ويزداد معدل رمور التيار الكهربى . ولذلك فإن مقاومة شخصين متصلين ببعضهما أكبر من مقاومة شخص واحد فيقل مرور اليار الكهربى

Your body resists the flow of current. Most of this resistance is in your skin. By wetting your skin you can decrease your resistance and increase the current through the meter. Since two people holding hands have more resistance than one person, the flow of current will be less.

إذا قمت بقطع أحد أسلاك التوصيل فإن صفيحة الألومنيوم تصبح شحنتها سالبة وتتجمع عليها الإلكترونات نتيجة عدم تدفقها إلى الصفيحة الأخرى . وتصبح صفيحة النحاس مشحونة بشحنة موجبة لأن يدك تسحب الإلكترونات منها . ونتيجة الفرق بين الشحنين يتولد فرق فى الجهد يمكن قياسه بالفولتميتر .

If you disconnect one of the wires to the current meter, the aluminum becomes negatively charged: Electrons pile up on the aluminum side because they cannot cross the gap in the wire. The copper becomes positively charged as your hand removes electrons from the metal. These piles of charge create a voltage, which is measured when the microammeter is replaced by a voltmeter.

تتركب معظم البطاريات أساسا من معدنين مختلفين يغمسان فى محلول إلكتروليتى ينشأ عن ذلك اختلاف فى شحنة اللوحين مما يؤدى إلى توليد فرق فى الجهد .

Most batteries use two different metals and an electrolyte solution to create piles of charge and thus a voltage. (In this exhibit, your sweat acts as an electrolyte solution.) When the terminals of the battery are connected with a wire, this voltage produces a current.

تطبيقات أخرى

يمكن استخدام أى زوج من الألواح المعدنية الأخرى لإنتاج التيار الكهربى وهذا يتوقف علىالجهد الكهربى للمعدن - قدرة المعدن على إكتساب أو فقد الشحنات الكهربية . ويمكنك معرفة الجهد الكهربى لكل معدن من جداول متسلسلة الجهود الكهربية – توجد الجداول فى معظم كتب الكيمياء – فتستطيع اختيار المعدنين الذين يمكنهما توليد أكبر فرق فى الجهد .

You can use other pairs of different metals in a circuit to produce a current. The success you have using various metals will depend on a metal's electric potential, that is, its ability to gain or lose charges. Try various metals to see which produces the highest current reading. An electromotive series table (found in every chemistry textbook) shows the electric potentials of metals and allows you to predict which metals will work well in making a hand battery.

وأحيانا وباستخدام لوحين من معدن واحد ينتج فرق فى الجهد وذلك لأن كل لوح يختلف عن الآخر فى طبقة الأكسيد أو الملح أو الدهون التى تغطى سطحه . تلك الطبقات تجعل سطح كل لوح مختلف عن الآخر مما يولد تيار كهربى .

You can sometimes get a small current even between two plates made of the same metal. Each plate has a slightly different coating of oxides, salts, and oils on its surface. These coatings create slight differences in the surfaces of the metals, and these differences can produce an electrical current.