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Eine Kartoffel zu benutzen, um Strom zu erzeugen, mag unmöglich scheinen. Tatsächlich ist es aber recht einfach mit nur wenigen Kartoffeln und ein paar verschiedenen Metallarten elektrische Spannung zu produzieren. Du kannst diese Kartoffelbatterie verwenden, um eine Uhr für ein Naturwissenschaftsprojekt oder einfach nur zum Spaß für kurze Zeit anzutreiben. Der Aufbau der Kartoffel leitet Elektrizität und hält die Zinkionen im Nagel und die Kupferionen voneinander getrennt. Dies bewirkt, dass sich die Elektronen von dem einen zum anderen bewegen müssen, sodass elektrischer Strom erzeugt wird. Du kannst eine Kartoffeluhr aus zwei oder mehreren Kartoffeln herstellen.
Vorgehensweise
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Besorge die nötigen Materialien. Bevor du mit dem Aufbau deiner Kartoffeluhr beginnen kannst, musst du die Materialien vorbereiten, die du dazu brauchen wirst. Du kannst die meisten dieser Gegenstände wahrscheinlich im Baumarkt oder Bastelladen vor Ort kaufen, abgesehen von den Kartoffeln, die du im Supermarkt oder auf dem Wochenmarkt kaufen musst. [1] X Forschungsquelle
- Zwei ungeschälte Kartoffeln
- Zwei Stück starken Kupferdraht
- Zwei verzinkte Nägel
- Drei Überbrückungskabel mit je zwei Krokodilklemmen
- Eine einfache Digitaluhr mit niedriger Voltzahl
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Nimm die Batterien aus der Digitaluhr. Am Ende werden die Kartoffeln anstelle der Batterien mit dem positiven und dem negativen Kontakt im Batteriefach verbunden. Du solltest den Deckel des Batteriefachs entfernen, damit du mit den Klemmen einfach an die Kontakte gelangen kannst. [2] X Forschungsquelle- Wenn der positive und der negative Kontakt im Batteriefach nicht gekennzeichnet sind, dann kennzeichne sie selbst mit einem Permanentmarker. Beziehe dich hierbei darauf, wie die Batterien im Batteriefach lagen.
- Wenn sie gekennzeichnet sind, dann steht ein „+“ für den positiven Kontakt und ein „−“ für den negativen Kontakt.
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Stecke je einen Nagel und ein kleines Stück Kupferdraht in die Kartoffeln. Beginne, indem du die beiden Kartoffeln mit „1“ und „2“ kennzeichnest. Dies wird dir im weiteren Verlauf des Experiments helfen, sie unterscheiden zu können. Drücke dann je einen Nagel etwa einen bis anderthalb Zentimeter tief in das eine Ende der Kartoffeln. Sobald die Nägel in den Kartoffeln stecken, drücke je ein Stück Kupferdraht in das entgegengesetzte Ende der Kartoffeln. Achte darauf, dass der Draht möglichst weit vom Nagel entfernt ist. [3] X Forschungsquelle
- Aus jeder Kartoffel sollte nun je ein Nagel und ein Stück Kupferdraht aus den entgegengesetzten Enden ragen.
- Vergewissere dich, dass sich der Nagel und der Kupferdraht im Inneren der Kartoffel nicht berühren.
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Benutze die Überbrückungskabel mit Krokodilklemmen, um die Kartoffeln mit der Uhr zu verbinden. Du wirst sowohl die beiden Kartoffeln als auch die Kartoffeln mit der Uhr mithilfe der drei Überbrückungskabel verbinden. Hierbei wirst du zwischen der Uhr und den beiden Kartoffeln einen Stromkreis erschaffen, durch den der elektrische Strom fließen wird. Stelle die Verbindungen wie folgt her: [4] X Forschungsquelle
- Nimm das erste Überbrückungskabel, um den Kupferdraht der ersten Kartoffel mit dem Pluspol (+) im Batteriefach der Uhr zu verbinden.
- Nimm das zweite Überbrückungskabel, um den Nagel der zweiten Kartoffel mit dem Minuspol (−) im Batteriefach der Uhr zu verbinden.
- Benutze das dritte Überbrückungskabel, um den Nagel der ersten Kartoffel mit dem Kupferdraht der zweiten Kartoffel zu verbinden.
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Überprüfe die Verbindungen und stelle die Uhr. Sobald du das dritte Überbrückungskabel mit den beiden Kartoffeln verbunden hast, sollte sich die Uhr einschalten. Falls sie dies nicht tut, solltest du nochmals prüfen, ob die Verbindungen fest sind und sich bei jedem Kontakt Metall auf Metall befindet. [5] X Forschungsquelle
- Die Uhr wird mit dieser Methode nicht lange laufen. Wenn du die Uhr auf einem Schulwettbewerb oder deiner Klasse vorstellen möchtest, dann solltest du den Stromkreis wieder unterbrechen, sobald du dich vergewissert hast, dass die Uhr funktioniert.
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Beginne, indem du deine Materialien vorbereitest. Wie bei jedem Experiment musst du zuerst die benötigten Materialien zusammensuchen. Du kannst die meisten Materialien im Baumarkt oder Bastelladen vor Ort kaufen, falls du sie nicht bereits bei dir zu Hause hast. Besorge Folgendes: [6] X Forschungsquelle
- Drei ungeschälte Kartoffeln
- Drei Kupferstreifen oder drei Kupfermünzen
- Drei verzinkte Nägel
- Vier Überbrückungskabel mit je zwei Krokodilklemmen (insgesamt acht Klemmen)
- Eine Digitaluhr mit niedriger Voltzahl
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Stecke je einen Nagel in jede Kartoffel. Wie beim Bau einer Kartoffeluhr mit zwei Kartoffeln muss auch hier in jede Kartoffel ein verzinkter Nagel gesteckt werden. Stecke einen Nagel in das eine Ende der Kartoffel und drücke ihn etwa einen bis anderthalb Zentimeter tief hinein. Wiederhole dies bei den beiden anderen Kartoffeln. [7] X Forschungsquelle
- Achte darauf, dass der Nagel nicht am anderen Ende der Kartoffel hinausragt.
- Vergewissere dich auch, dass du den Nagel nicht so tief in die Kartoffel steckst, dass er die Kupfermünze oder den Kupferstreifen, die du als Nächstes in die Kartoffel steckst, berührt.
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Stecke je eine Kupfermünze oder einen Kupferstreifen in die Kartoffeln. Drücke je eine Kupfermünze oder einen Kupferstreifen in das entgegengesetzte Ende der Kartoffeln. Wenn du eine Kupfermünze benutzt, dann achte darauf, dass du sie so in die Kartoffel drückst, dass die Hälfte der Münze aus der Kartoffel ragt, damit du eine Krokodilklemme des Überbrückungskabels in den anschließenden Schritten mit ihr verbinden kannst. [8] X Forschungsquelle
- Wenn du einen Kupferstreifen benutzt, dann achte darauf, dass du ihn nicht so tief in die Kartoffel steckst, dass er den Nagel berührt.
- Bemühe dich darum, dass das Kupfer möglichst weit vom Nagel entfernt ist.
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Verbinde die Kartoffeln so, dass sie in Reihe geschaltet sind. Sobald du je einen verzinkten Nagel und ein Stück Kupfer in die entgegengesetzten Enden der Kartoffeln gesteckt hast, kannst du sie miteinander in Reihe schalten, um mehr Strom zu erzeugen. Stelle die drei Kartoffeln vor dir in einer Reihe auf und benutze die Krokodilklemmen an den Überbrückungskabeln, um sie der Reihe nach miteinander zu verbinden. Achte darauf, dass die Kartoffeln alle gleich aufgestellt sind, sodass sich die Nägel alle an einer Seite und die Kupferstücke auf der jeweils anderen Seite befinden. [9] X Forschungsquelle
- Befestige eine Krokodilklemme an dem Kupferende der ersten Kartoffel und verbinde die andere Krokodilklemme dann mit dem Nagel der folgenden Kartoffel.
- Wiederhole diesen Vorgang, bis die beiden äußeren Kartoffeln über je ein Überbrückungskabel mit der mittleren Kartoffel verbunden sind.
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Verbinde die Kartoffeln mit der Uhr. Die beiden äußeren Kartoffeln sollten nur über je ein Kabel mit der mittleren Kartoffel verbunden sein. Verbinde nun ein Überbrückungskabel mit dem bisher unverbundenen Nagel der einen Kartoffel und ein weiteres Überbrückungskabel mit dem Kupferstück der anderen Kartoffel. [10] X Forschungsquelle
- Befestige die andere Krokodilklemme des Überbrückungskabels, das mit dem Nagel verbunden ist, an dem Pluspol des Batteriefachs der Uhr.
- Befestige die andere Krokodilklemme des Überbrückungskabels, das mit dem letzten Kupferstück verbunden ist, an dem Minuspol des Batteriefachs der Uhr.
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Überprüfe die Verbindungen und stelle die Uhr. Sobald die beiden letzten Klemmen an den Plus- und den Minuspol im Batteriefach angeschlossen sind, sollte sich die Uhr einschalten. Falls dies nicht passiert, überprüfe nochmals die Verbindungen, um sicherzustellen, dass sie fest sitzen und ein guter Kontakt von Metall auf Metall besteht. [11] X Forschungsquelle
- Sobald alles gut verbunden ist, wird die Uhr funktionieren.
- Wenn du diese Uhr als Experiment für einen Schulwettbewerb nutzen oder sie deiner Klasse vorführen möchtest, dann solltest du den Stromkreis zur Uhr nun wieder unterbrechen, um die chemische Energie in den Kartoffeln nicht unnötig zu verbrauchen.
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Prüfe die Kabelverbindungen. Wenn deine Uhr nicht funktioniert, dann könnte es ein Problem bei einer der Verbindungen zwischen den Kartoffeln oder zwischen den Kartoffeln und der Uhr geben. Vergewissere dich, dass alle Verbindungen fest sitzen und dass kein Material die Verbindungen zwischen den Krokodilklemmen und den verzinkten Nägeln oder den Kupferstücken stört. Du musst dich zudem vergewissern, dass die Verbindungen richtig in Reihe geschaltet sind: Die Kabel sollten vom Minus- zum Pluspol verlaufen. Der Nagel der einen Kartoffel sollte mit dem Kupferstück der nächsten verbunden sein und so weiter. [12] X Forschungsquelle
- Versuche, die Kupfermünzen durch Kupferstreifen zu ersetzen, um eine starke Verbindung zu garantieren.
- Achte darauf, dass sich jede Krokodilklemme am richtigen Platz befindet und ordentlich fixiert ist.
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Baue eine weitere Kartoffel ein. Wenn alles richtig verbunden ist, die Uhr aber trotzdem nicht läuft, dann kann es daran liegen, dass deine Kartoffeln nicht genug Spannung erzeugen, um die Uhr anzutreiben. Wenn du ein Multimeter oder ein Spannungsmessgerät hast, kannst du diese verwenden, um die Stromspannung zu messen, die deine Kartoffelbatterie erzeugt. Alternativ kannst du aber auch eine weitere Kartoffel in deinen Stromkreis einbauen, um die erzeugte Spannung zu erhöhen. [13] X Forschungsquelle
- Verbinde die zusätzliche Kartoffel so, wie du auch die anderen verbunden hast: Verbinde ein Überbrückungskabel mit dem Kupferstück der einen Kartoffel und dem verzinkten Nagel der nächsten, dann das Kupferstück dieser Kartoffel mithilfe eines weiteren Überbrückungskabels mit der Uhr oder dem Nagel der nächsten Kartoffel.
- Wenn auch eine weitere Kartoffel keinen Erfolg bringt, dann liegt das Problem entweder an den Verbindungen oder der Uhr selbst.
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Weiche die Kartoffeln in einem elektrolythaltigen Sportgetränk ein. Die Kartoffeln für eine Nacht in einem elektrolythaltigen Sportgetränk (z.B. Gatorade®) einzuweichen kann ihre Leitfähigkeit erhöhen und dazu beitragen, dass deine kartoffelangetriebene Uhr funktioniert. Viele Sportgetränke enthalten Elektrolyte, die dazu beitragen können, dass der elektrische Strom besser durch die Kartoffeln geleitet wird. Die Kartoffeln müssen aber eine ganze Nacht über in dieser Flüssigkeit liegen, um sicherzustellen, dass die Elektrolyte auch bis zur Mitte der Kartoffeln dringen. [14] X Forschungsquelle
- Gatorade® enthält auch Phosphorsäure, die ebenfalls stromleitende Eigenschaften hat.
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Ersetze die Kartoffeln durch eine stromleitende Frucht. Wenn du mit deiner kartoffelbetriebenen Uhr einfach keinen Erfolg hast, könntest du versuchen, die Kartoffeln durch eine stromleitende Frucht zu ersetzen. Zur Ausführung dieses Experiments eignen sich Zitronen und Orangen beide gut als Ersatz für Kartoffeln. Stecke die Nägel und das Kupfer so in die Früchte, wie du es bei den Kartoffeln getan hast. [15] X Forschungsquelle
- Rolle die Früchte zuvor unter leichter Druckausübung auf einem Tisch. Dies kann dazu beitragen, dass das Fruchtfleisch aufbricht, sodass die Flüssigkeit im Inneren besser fließen kann, was wiederum bewirkt, dass auch der elektrische Strom besser fließt.
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Vergewissere dich, dass du die richtigen Materialien hast. Der Einsatz von falschen Materialien kann den Aufbau einer Kartoffeluhr enorm erschweren, wenn nicht sogar unmöglich machen. Überprüfe daher deine Materialien und ihre Verpackungen, um sicherzustellen, dass du auch wirklich das hast, was du brauchst.
- Vergewissere dich, dass auf der Verpackung der Nägel „verzinkt“ steht. Die meisten Nägel sind es zwar, dieses Experiment funktioniert aber nicht mit unverzinkten Nägeln.
- Vergewissere dich, dass die Uhr, die du gekauft hast, nur eine Spannung von ein bis zwei Volt benötigt und dass sie mit gewöhnlichen Gerätebatterien läuft. Lies auf der Verpackung oder in der Gebrauchsanweisung nach, wie viel Volt sie benötigt. [16] X Forschungsquelle
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Warnungen
- Du solltest die Kartoffeln nach diesem Experiment nicht mehr essen.
- Kleine Kinder sollten dieses Experiment immer nur unter Aufsicht eines Erwachsenen durchführen. Nägel und Drähte sind spitz und können bei falschem Gebrauch zu Verletzungen führen. Auch das Entfernen der Batterien sollte von einem Erwachsenen beaufsichtigt werden.
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Referenzen
- ↑ http://www.kidzworld.com/article/4726-how-potato-batteries-work
- ↑ http://www.kidzworld.com/article/4726-how-potato-batteries-work
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- ↑ https://www.teachengineering.org/activities/view/cub_energy2_lesson04_activity2
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- ↑ http://freshpotatoes.com.au/wp-content/uploads/2014/05/10plus_SeedsforSchools_PotatoPower.pdf
- ↑ https://www.teachengineering.org/activities/view/cub_energy2_lesson04_activity2
- ↑ http://www.kidzworld.com/article/4726-how-potato-batteries-work
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