Limonina baterija je klasičen znanstveni eksperiment, ki se uporablja za prikaz osnov kemičnega baterijskega sistema. Za izvedbo tega poskusa znanstvenik potrebuje eno zelo sočno limono, pocinkani ali pocinkani jekleni žebelj in čisti bakreni kovanec ali odsek bakrenih napeljav v gospodinjstvu. Znanstvenik, ki izdeluje baterijo, potrebuje tudi žico z aligatorskimi sponkami na vsakem koncu in občutljiv voltmeter. Voltmetre je običajno mogoče najti v oddelku za električno oskrbo v trgovini s strojno opremo, trgovini z elektronskimi hobiji ali centru za izboljšanje doma. Majhne svetleče diode (LED) in druge električne naprave se lahko uporabljajo tudi za testiranje limonine baterije, čeprav to običajno zahteva dodatne limone.
Kako deluje
Limonina baterija se zanaša na elektrone in kemično reakcijo, ki poteka, ko se kovine vnesejo v kislo zmes. Limona vsebuje veliko količino kislega soka, ki je v znanstveni terminologiji “elektrolit”. Kislina v elektrolitu pomaga razgraditi atomsko strukturo kovin, kot sta baker in cink, kar povzroči sproščanje posameznih elektronov. Ko znanstvenik ustvari vezje, tako da dve kovini poveže s prevodnikom, elektroni tečejo skozenj kot električni naboj, ki ga lahko zaznamo na voltmetru ali drugi napravi.
Izdelava baterije
Najprej mora znanstvenik, ki ustvarja limonino baterijo, previdno vstaviti bakreni kovanec ali gospodinjsko bakreno napeljavo v en konec limone, nato pa v nasprotni konec vstaviti pocinkani žebelj. Za znanstvenika, ki to počne, je pomembno, da poskrbi, da kovini ne prideta v stik med seboj. To bi zaprlo tokokrog in držanje kovin med dotikom bi lahko povzročilo blag električni udar.
Ustvarjanje naboja
Žebelj in kovanec sta zdaj postala elektrodi. Tako baker kot cink omogočata pretok elektronov skozi njih, kar pomeni, da veljata za odlične prevodnike električne energije. Bakreni kovanec ali žica velja za pozitivno (+) elektrodo, pocinkani žebelj pa za negativno (-) elektrodo.
Prosto tekoči elektroni, ki jih najdemo v elektrolitu limoninega soka, se seveda želijo premakniti z negativne na pozitivne elektrode. Kako hitro tečejo ti elektroni, se meri kot amperaža. Voltmeter to zazna s prikazom napetosti, ki kaže na “električni tlak”, ki deluje v vezju.
Merjenje napetosti
Ena baterija z limono ne proizvaja znatne količine napetosti, vendar bi moral občutljiv voltmeter zaznati nekaj električnega izhoda. Znanstvenik naj poveže pozitivno sponko žice, konec z rdečim ohišjem, na bakreni kovanec ali žico; in negativ sponko, konec s črnim ohišjem, na pocinkani žebelj. Digitalno odčitavanje ali analogna številčnica na voltmetru mora pokazati majhno napetostno številko, običajno manj kot eno desetino volta. To običajno ni dovolj za zagon digitalne ure ali napajanje žarnice, vendar dokazuje, da je bil električni tok ustvarjen s kemično reakcijo v limonini bateriji.
Povečanje naboja
Čeprav je enocelična limonina baterija funkcionalna, zagotavlja malo pomembnega električnega naboja. Dodatno napetost je mogoče zagotoviti s povečanjem števila celic ali limon v bateriji. Serija limon lahko deluje skupaj kot ena baterija prek dodatnih žic, pritrjenih od pozitivne elektrode, bakrenega dela, ene limone na negativni konec, cinkov žebelj, druge.
Približno štiri na ta način zaporedno povezane limone bi morale zagotoviti dovolj moči za prižiganje majhne LED diode. Znanstvenik bi moral povezati negativni vodnik z enega konca limone na žico LED, ki je najbližja sploščenemu delu ohišja. On ali ona lahko nato poveže pozitivni kabel z drugega konca limone na drugo žico. V središču LED diode mora zasvetiti slab, a opazen sijaj; bateriji lahko dodate dodatne limone ali celice za večjo napolnjenost in še močnejši sijaj.