Dự án Hội chợ Khoa học: Hiện tại yếu cải thiện sự nảy mầm & tăng trưởng của hạt giống

Con trai lớp 5 của tôi đang thực hiện một dự án khoa học để chỉ ra rằng một dòng điện yếu được áp dụng cho hạt đậu sẽ giúp nó phát triển nhanh hơn so với hạt đậu được trồng không có dòng điện. Sau một thí nghiệm được phác thảo trên web, anh ta có hai cốc xốp với đất vườn và ba hạt đậu. Một cốc có hai dây đồng 12 "18 được nối ở một đầu với pin 9 volt với các kẹp cá sấu và các đầu còn lại được cắm vào đất. Anh ta phải tưới hai lần một ngày, kết nối với pin trong năm phút mỗi ngày và theo dõi tất cả các yếu tố đầu vào. Hy vọng rằng hạt đậu nảy mầm trong mười ngày và phát triển trong sáu ngày trước khi có kết quả.

Lần đầu tiên anh kết nối với pin kiềm mới trong ba phút và pin rất ấm. Kể từ đó, pin đã được kết nối theo hướng dẫn nhưng không còn ấm nữa.

Tôi không phải là kỹ sư điện, và toàn bộ điều này chỉ khiến tôi đặt câu hỏi. Bất kỳ ý kiến ​​hoặc hiểu biết sẽ được đánh giá cao nhất.

Dòng điện có tự động chảy chỉ bằng cách gắn hai dây đồng vào các cực của pin không? Các dây đồng không được chạm vào đất theo hướng dẫn - nếu chúng đã làm thì sao? Có vấn đề gì nếu đất ẩm? Có thể đo lượng dòng chảy mà không cần thiết bị đắt tiền? Nó có thể được tính toán trên lý thuyết với bất kỳ mức độ chắc chắn hợp lý? Làm thế nào nhanh chóng sẽ được cạn kiệt pin?

Xin lỗi, đây là tất cả những câu hỏi mới của người mới - bạn có thể nói tôi ra khỏi giải đấu của mình!

Lưu ý thêm 2/18: Cảm ơn bạn vì tất cả những bình luận tuyệt vời, thực sự giúp tôi hiểu những gì đang diễn ra. Vâng, các đầu dẫn pin đã chạm vào nhau, tôi chắc chắn đó là nguyên nhân khiến pin bị nóng, may mắn là không có tác hại lâu dài, bài học kinh nghiệm và pin vẫn kiểm tra tốt trên máy kiểm tra pin của tôi. Tôi sẽ cố gắng để có được một vạn năng kỹ thuật số như được đề xuất trong một số câu trả lời để trả lời câu hỏi về sức kháng của đất và tìm hiểu khoảng bao nhiêu dòng điện chạy qua những hạt đậu đó.

Đất giữa các điện cực đồng sẽ dẫn điện vì nó ẩm ướt, đất có muối và các muối này sẽ phân ly trong nước thành các ion có thể di chuyển. Các ion dương sẽ di chuyển về phía thanh đồng được gắn vào mặt âm của pin (cực âm) và các ion âm sẽ di chuyển về phía thanh đồng được gắn vào mặt tích cực của pin (cực dương).

Ở cực dương và cực âm, nếu bạn chạy thử nghiệm này đủ lâu, bạn sẽ bắt đầu thấy kết quả của các ion này phản ứng điện hóa với đồng. Bạn có thể sẽ nhận thấy một cái bị ăn mòn nhiều hơn cái kia, nếu bạn luôn kết nối pin theo cùng một cách.

Bất kỳ hạt tích điện nào chuyển động, có thể là các electron di động bằng đồng, hoặc các ion di động trong nước, là một dòng điện. Dòng điện được đo bằng ampe (A), thường có tiền tố là milli- (m). 1000 mA = 1 A.

Bạn có thể đo lượng dòng điện đang di chuyển theo một vài cách. Đơn giản và chính xác nhất là lấy một ampe kế (một nơi như Radio Shack nên bán đồng hồ vạn năng rẻ và đủ) và nối nó với pin, như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Nó không thực sự quan trọng ở phía nào bạn kết nối ampe kế, hoặc theo hướng nào. Nếu nó "ngược" thì nó sẽ chỉ ra dòng điện âm.

Độ lớn của dòng điện sẽ chảy sẽ là một hàm của điện trở của đất. Kháng ít hơn có nghĩa là nhiều hơn hiện tại. Điện trở được đo bằng ohms (Ω), thường có tiền tố số liệu như kilo- (k) hoặc mega- (M).

Sự kháng cự sẽ phụ thuộc vào (trong số những thứ khác):

• nó ướt như thế nào
• thành phần của đất
• các điện cực tiếp xúc với nó tốt như thế nào

Nếu bạn có đồng hồ vạn năng, bạn cũng có thể đặt nó để đo điện trở, ngắt kết nối pin và kết nối các đầu đo của đồng hồ nơi có pin. Tôi chỉ đo điện trở của đất ướt gần nhất với tôi và thấy nó là 382kΩ. Kết quả của bạn có thể sẽ rất khác nhau.

Biết được điện trở, định luật Ohm có thể được sử dụng để tính toán dòng điện sẽ chạy, với một số điện áp đặt vào điện trở đó. Chỉ cần chia điện áp cho điện trở. Trong trường hợp của tôi:

Vấn đề phức tạp là pin sẽ thêm một số điện trở của chính nó (được gọi là điện trở trong ) và điện trở này sẽ tăng lên khi pin xả, dẫn đến dòng điện ít hơn. Khi pin "chết", điện trở trong của nó cao đến mức gần như không có dòng điện.

Trong mọi trường hợp, sức cản của đất sẽ là một điều tốt để bao gồm trong dữ liệu, vì nó độc lập với điều kiện của pin và đó là một biến khác mà bạn có thể phân tích. Bạn thậm chí có thể thấy việc tưới nước ảnh hưởng đến độ dẫn của đất và cố gắng giữ độ dẫn của xét nghiệm và đậu điều khiển như nhau.

Dung lượng pin thường được chỉ định bằng mAh, hoặc milliamp-giờ. Pin kiềm 9V có dung lượng ở bất kỳ đâu trong khoảng từ 90 mAh đến 300 mAh, tùy thuộc vào tốc độ bạn xả pin. Xả nhanh hơn có nghĩa là dung lượng ít hơn.

1 mAh có nghĩa là pin có thể cung cấp một mA trong 1 giờ trước khi chết hoặc 2mA trong nửa giờ hoặc 0,5 mA trong 2 giờ. Đây là một cơ hội tốt để thực hành phân tích chiều . Ví dụ: nếu tôi đo dòng điện là 0,02 mA, tôi có thể ước tính pin sẽ kéo dài trong:

Tôi có thể nói với bạn rằng nếu pin đang nóng lên, khá nhiều dòng điện đang chảy và pin sẽ bị chết rất sớm. Vì vậy, điện trở đất của bạn thấp hơn nhiều so với của tôi, hoặc có một số lỗi trong thiết lập của bạn, giống như dây điện trong đất chạm vào. Sử dụng pin bắt đầu mới và đã chết trước khi thử nghiệm được thực hiện có thể sẽ làm mất hiệu lực kết quả, vì vậy tôi khuyên bạn nên điều tra thêm.

Để trả lời câu hỏi của bạn:

1. Nếu dây đồng chạm vào, chúng sẽ đại diện gần như ngắn trực tiếp cho pin, nó sẽ nhanh chóng làm cạn kiệt pin và nó sẽ nóng lên. Do đó, hãy chắc chắn rằng điều này không xảy ra.
2. Đất ẩm sẽ dẫn điện (điện trở thấp hơn) so với đất khô. Do đó, nhiều dòng điện sẽ chảy từ pin.
3. Đồng hồ vạn năng đơn giản, được đặt thành một phạm vi hiện tại và được đặt nối tiếp với một trong các dây đồng, có thể đo được dòng điện.
4. Rất khó để tính toán mức hiện tại vì nó phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm kích thước của dây đồng của bạn, độ ẩm của đất, thể tích của đất, tạp chất trong đất, v.v.
5. Vì mức độ hiện tại không được biết, rất khó để dự đoán pin sẽ kéo dài bao lâu. Nếu bạn có thể đo mức hiện tại, thì có thể xác định tốt hơn về thời lượng pin.

Nếu pin đang nóng, có vẻ như bạn đang tạo ra một dòng điện tốt, và không một chút nào, và pin có thể sẽ chết rất nhanh.

Để cung cấp một dòng không đổi, nhỏ rất chính xác có lẽ là ở trên và vượt ra ngoài những gì bạn muốn làm. Tôi có một đề nghị, mặc dù, có thể giúp bạn gần gũi.

Thay vì nối pin, trực tiếp đặt nó lên một đồng hồ kỹ thuật số trị giá 4 đô la mà bạn có thể mua ở một nơi như Harbor Freight, và chú ý đến số bạn nhận được khi đo điện trở (bạn cần xoay núm thành "ohms"). Giả sử con số bạn nhận được là 200 ohms (Tôi không biết nếu đó là ngay cả trong sân bóng - cũng là con số có thể thay đổi khi tưới nước). Bây giờ, giả sử bạn muốn tạo ra 10 milliamp hiện tại. Vì V = IR và V = 9 volt vì pin, 9 / 0,01 mang lại 900 ohms. Vì bạn đã có 200, bạn cần thêm một điện trở khoảng 700 ohms nối tiếp với bụi bẩn. Bạn có thể mua điện trở trong Radio Shack nếu bạn có thể tìm thấy một cái vẫn còn mở.

Tất cả điều này giả định rằng có một đường dẫn DC cho dòng điện, dường như có khi pin bị nóng và nó sẽ không thay đổi theo thời gian.

Nếu bạn không thể thực hiện phép đo, bạn có thể chỉ cần đặt một điện trở 500-700 ohm nối tiếp.

Nếu pin nóng, có quá nhiều dòng điện đi qua dây, như mọi người đã nói. Nếu vẫn còn quá nhiều dòng điện, pin có thể phát nổ (bật, thực sự) hoặc rò rỉ axit: thật là một mớ hỗn độn.

Bạn cần giảm dòng điện đi qua đất. Bạn làm điều đó bằng cách tăng các điện tử công việc phải làm để đi qua đất.

Điều đầu tiên cần thử: di chuyển các dây trong đất cách xa nhau.

Một kỹ sư sẽ "thêm một điện trở nối tiếp". Bạn có thể không có điện trở nằm quanh nhà, nhưng chúng rất dễ thực hiện!

Tạo một hình vuông 2 inch, thực sự tối, trên một tờ giấy, bằng bút chì - than chì dẫn, nhưng không hoàn hảo. Hình vuông màu đen là điện trở của bạn. Băng dây vào các cạnh đối diện của hình vuông, đảm bảo rằng chúng thực sự chắc chắn trên than chì. Có thể sử dụng một trọng lượng để squish dây lên than chì.

Liên kết mọi thứ như thế này:

(+ thiết bị đầu cuối) --- dây1 --- [hình vuông màu đen] --- dây2 --- [bụi bẩn] --- dây3 --- (- thiết bị đầu cuối)

Đó là những gì chúng tôi muốn nói bằng cách "thêm một điện trở nối tiếp".

Tín dụng bổ sung: thay đổi dòng điện đi qua đất bằng cách di chuyển các dây gần hoặc xa hơn và bằng cách thay đổi kích thước của hình vuông than chì.

Sau đó, làm một biểu đồ! Giải nhất.

1. Điều mà thí nghiệm này thực sự kiểm tra là liệu việc thêm các ion đồng vào đất có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng lima hay không. Nếu bạn thực sự muốn nghiên cứu ảnh hưởng của dòng điện một mình, hãy xem xét nhận điện cực than chì.

2. Trừ khi bạn tưới hạt giống bằng nước Biển Chết, pin thực sự không thể nóng. Bạn gần như chắc chắn vượt qua những dây đồng dưới đất, tạo ra một đoạn ngắn. Pin của bạn lần đầu tiên bị nóng vì điều đó.

3. Sau khi bị rút ngắn vài phút, pin nên được coi là đã chết (điều tốt là nó không phát nổ, btw). Đó là lý do tại sao nó không còn nóng nữa: chết không đổ mồ hôi. Bạn sẽ cần phải có một cái mới nếu bạn muốn tiếp tục. Đặt một điện trở nối tiếp là một ý tưởng âm thanh, nếu bạn muốn đảm bảo pin thứ hai của bạn tồn tại lâu hơn.

Bạn có bất cứ điều gì sẽ cho bạn biết nếu pin đó vẫn đang sản xuất gần 9 volt? Nếu bạn có một vạn năng, nó có thể phù hợp. Tôi cũng đã thấy một số radio nhỏ cần pin 9 volt. Nếu pin không còn sản xuất gần 9 volt, hãy coi nó là hết và nhận pin 9 volt mới.