[科普中国]-水果电池

水果电池是利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池。

原理水果电池的发电原理是：两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定（或者说是产生了电荷，电荷造成下列结果），所以在组成原电池的情况下，自由电子从回路中保持系统的稳定，这样的话理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关，（如果是要表达为一个函数关系的话，那么这个函数其实是和离子强度有关的而且还是定量关系，和离子浓度有定性的关系），在此情况下，如果回路的长度改变，势必造成回路的改变，所以也会造成电压的改变。1

水果电池制作工具和材料

1、3 个柠檬（酸橙、苹果、梨、菠萝也可以）

2、3 个光亮的铜币。我们使用五角硬币(或铜片）

3、3 颗镀锌的螺丝钉 （也可以使用其他较活跃的金属，并不一定是锌，只要能进行置换就行了）（或铝片）

4、4 根导线，最好导线上带有夹子（用于夹住铜币和螺丝钉）。

5、一把小刀以及小的纸质粘贴标签

6、低电压驱动的发光二极管（LED）。我们使用 Radio Shack 的 276-330 型。

7、一个 35 毫米塑料胶卷壳或是类似的小容器。最好使用一个黑色不透明的胶卷壳。 （用于遮光，方便观察）

8、一个钉子或小锥子 （用于在遮光容器上钻洞）2

备注镀锌的螺丝钉可以在大部分五金商店买到。它们也被称作“电镀”螺丝钉。给螺丝钉镀锌是为了防止它们生锈，这使螺丝钉外表看起来比较光亮。带夹子的导线可以在五金店或是电子商店买到。2

制作方法首先，转动所有柠檬，每次一个。一边转动一边用手挤压它们直到感觉它们变得有点“柔软”。这样做是为了让柠檬内部产生更多的果汁。这一步非常重要；因为这样可以帮助您得到柠檬电池最好的效果。

将一颗镀锌螺丝钉拧进一个柠檬的大约 1/3 处。使用小刀，小心的在柠檬另一边 1/3 处切开一个 1 厘米的切口。

注意：最好由成年人使用小刀。无论怎样，都请“小心”并且“缓慢”的使用小刀。

将硬币插入切口直到硬币的一半都在柠檬中。

注：确定您使用的是有光泽的新硬币。如果硬币较旧而没有光泽，用钢丝球将硬币磨光。

无论您是否相信，现在就可以从柠檬中得到电流了！如同其它电池一样，硬币是它的正极（+），螺丝钉是负极（-）。遗憾的是，这个电池很弱。但是如果您有几个这样的电池，可以将它们联接在一起组成柠檬电池组。

像这样将硬币和螺丝钉插入其它两个柠檬。接着，使用导线和夹子，将第一个柠檬上的螺丝钉与第二个柠檬上的硬币连接在一起，以此类推，这样就将三个柠檬电池连接在一起了。同时也给第一个硬币和最后一颗螺丝钉连上带夹子的导线。

最后，给连接到第一个硬币上的夹子标上“+”并给连接到最后一个螺丝钉上的夹子标上“-”。像真正的电池组一样，柠檬电池组也有正极（+）和负极（-）。

当像这样串联时，这些柠檬电池共同产生与几个小电筒电池串联所产生的相同的电压，或者说是电势，大约在 2.5 伏到 3 伏之间。但是柠檬电池组不能产生足够的电流以使电筒灯泡发光。

我们怎样才能辨别出确实实现了电池组呢？一个办法是将只需要 2.5 伏到 3 伏电压而且不需太大电流的用电设备连接到电池组上。可以使用一种称为发光二极管的设备，也可以简称为 LED 。很低的电压和很小的电流就能使 LED 发光。

我们所使用的 LED 包装盒上的说明是：5 毫米红色 LED，1.8 伏，20 毫安。这意味着 LED 的直径为 5 毫米，它只需要 1.8 伏和 20 毫安的电流就可以发光。实际上，小于 20 毫安的电流可以使 LED 微微发光。我们的柠檬电池有足够的电压但是电流不够。所以我们需要寻找一些办法来观察微弱的亮光。我们将它装入胶卷壳的以隔绝外部的光亮。

使用钉子，小心的在胶卷壳外边大约在一半高的地方钻出两个小孔。可以让成年人来帮您实现这一步。

接着，给一个小孔标上“+”另一个标上“-”。

将 LED 的管脚弯曲成向外的平滑曲线。然后近距离仔细观察 LED 。它基本上是圆的。但是，如果将它倾斜到特定的角度，您会看到在一个管脚的附近有一个扁平的表面。离这个扁平表面最近的管脚就是负极。在照片中，左边的管脚是 LED 的负极。您能看到在最左边管脚附近的小扁平表面吗？

将 LED 的负极管脚与标有“-”的胶卷壳上的小孔对齐。将 LED 塞入胶卷壳。使 LED 的负极管脚穿过标有“-”的小孔，然后使另一个（正极）管脚穿过标有“+”的小孔。

将管脚从小孔中拉出来并检查以确保它们与标签所标示的一致。也给胶卷壳的顶部加上标签。确定 LED 朝向我们。

让我们准备好一切等待最后一刻的来临。使含有 LED 的胶卷壳标有“+”的一边对准柠檬电池组标有“+”的夹子。将柠檬电池组标有“-”的夹子靠近胶卷壳标有“-”的一边。

现在一切准备就绪！将 LED 的正极连接到柠檬电池组的正极。将 LED 的负极连接到柠檬电池组的负极。LED 发光了！

但 LED 发的光很暗，这是因为来自电池组的电流太小。黑色的胶卷壳可以帮助您观察到暗淡的灯光。LED 的末端起到放大镜的作用。当您直接观察 LED 的末端时，可以容易的看到发光现象。

这证明了您真的成功制作了一个可以使用的柠檬电池。2

疑难解答如果您不能看到 LED 发光，请尝试以下方法：

1. 您可能弄反了 LED 的极性，也就是正极和负极颠倒了。首先较为活泼的金属发生的是氧化反应，因此较活泼金属片为负极，另一端较不活泼金属则为正极。反转 LED 并观察它是否发光。

2. LED 发出的光可能非常暗淡。将 LED 放到一个更暗的屋子里，并在实验前使您的眼睛适应更暗淡的光线。

3. 确定所有的连接都可靠：确保导线夹与硬币和螺丝钉的连接还有柠檬中的硬币和螺丝钉都牢固。2

电压数据

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本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学