Proyecto de la Feria de Ciencias: una corriente débil mejora la germinación y el crecimiento de las semillas

El suelo entre los electrodos de cobre conducirá electricidad porque está húmedo, el suelo tiene sales y estas sales se disociarán en el agua en iones que pueden moverse. Los iones positivos se moverán hacia la barra de cobre unida al lado negativo de la batería (el cátodo), y los iones negativos se moverán hacia la barra de cobre unida al lado positivo de la batería (el ánodo).

En el ánodo y el cátodo, si ejecuta este experimento el tiempo suficiente, comenzará a ver los resultados de estos iones que reaccionan electroquímicamente con el cobre. Probablemente notará que uno está más corroído que el otro, si siempre conecta la batería de la misma manera.

Cualquier partícula cargada en movimiento, ya sean electrones móviles en cobre o iones móviles en agua, es una corriente eléctrica. La corriente eléctrica se mide en amperios (A), a menudo con el prefijo métrico milli (m). 1000 mA = 1 A.

Puedes medir cuánta corriente se está moviendo de un par de maneras. Lo más sencillo y preciso es obtener un amperímetro (un lugar como Radio Shack debería vender un multímetro que sea barato y suficiente) y conectarlo en serie con la batería, como este:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Realmente no importa en qué lado conecte el amperímetro, o en qué dirección. Si está "hacia atrás", simplemente indicará una corriente negativa.

La magnitud de la corriente que fluirá será una función de la resistencia del suelo. Menos resistencia significa más corriente. La resistencia se mide en ohmios (Ω), a menudo con un prefijo métrico como kilo- (k) o mega- (M).

La resistencia dependerá de (entre otras cosas):

• que mojado está
• la composición del suelo
• qué tan bien los electrodos lo contactan

Si tiene un multímetro, también puede configurarlo para medir la resistencia, desconectar la batería y conectar las sondas del medidor donde estaría la batería. Acabo de medir la resistencia del suelo húmedo más cercano a mí y me pareció que era 382kΩ. Sus resultados probablemente serán muy diferentes.

Conociendo la resistencia, ley de Ohm se puede usar para calcular la corriente que fluirá, dado el voltaje aplicado. a esa resistencia. Solo divide el voltaje por la resistencia. En mi caso:

$$ {9 \: \ mathrm V \ sobre 382 \: \ mathrm {k \ Omega}} = 0.024 \: \ mathrm {mA} $$

Para complicar las cosas, la batería agregará cierta resistencia propia (llamada resistencia interna ), y esta resistencia aumentará a medida que la batería se descarga, lo que dará como resultado menos corriente. Cuando la batería está "descargada", su resistencia interna es tan alta que casi no fluye corriente.

En cualquier caso, la resistencia del suelo sería algo bueno para incluir en los datos en sí mismos, ya que es independiente de la condición de la batería, y es otra variable que puede analizar. Incluso puede ver cómo el riego afecta la conductividad del suelo e intentar mantener la conductividad de la prueba y los frijoles de control de la misma manera.

La capacidad de la batería generalmente se especifica en mAh, o miliamperios-hora. Una batería alcalina de 9V tiene una capacidad en cualquier lugar entre 90 mAh y 300 mAh, según la velocidad con la que la descargues. Una descarga más rápida significa menos capacidad.

1 mAh significa que la batería puede suministrar un mA durante 1 hora antes de que se agote, o 2 mA durante media hora, o 0,5 mA durante 2 horas. Esta es una buena oportunidad para practicar análisis dimensional . Por ejemplo, si mido la corriente para que sea de 0.02 mA, podría estimar que la batería durará:

$$ \ require {cancelar} {300 \: \ mathrm {\ cancel {mA} \ cdot \ cancel {hour}} \ over 1} \ cdot {1 \ sobre 0.02 \: \ cancelar {\ mathrm {mA}}} \ cdot {1 \: \ text {day} \ over 24 \: \ cancel {\ text {hour}}} = 625 \: \ text {días} $$

Puedo decirle que si la batería se calienta, fluye bastante corriente y la batería se agotará muy pronto. Entonces, o la resistencia de su suelo es mucho menor que la mía, o hay una falla en su configuración, como los cables en el suelo que se tocan. El uso de una batería que comienza de nuevo y está agotada antes de que se realice el experimento probablemente invalidará los resultados, por lo que sugeriría investigar esto más a fondo.

Para responder a sus preguntas:

1. Si los cables de cobre se tocan, representarán casi un cortocircuito directo a la batería que agotará rápidamente la batería y se calentará. Por lo tanto, asegúrese de que esto no suceda.
2. Un suelo húmedo será más conductor (menor resistencia) que un suelo seco. Por lo tanto, más corriente fluirá de la batería.
3. Un multímetro simple, establecido en un rango de corriente y colocado en serie con uno de los cables de cobre, debe poder medir la corriente.
4. Es difícil calcular el nivel actual ya que depende de una serie de factores que incluyen el tamaño de los cables de cobre, el contenido de humedad del suelo, el volumen del suelo, las impurezas del suelo, etc.
5. Debido a que no se conoce el nivel actual, es difícil predecir cuánto durará la batería. Si puede medir el nivel actual, puede hacerse una mejor determinación de la duración de la batería.

Si la batería se está calentando, parece que se está produciendo una gran cantidad de corriente, y no un poco, y la batería puede estar muriendo muy rápidamente.

Es probable que proporcionar una corriente constante y pequeña con mucha precisión esté por encima y más allá de lo que se desea hacer. Sin embargo, tengo una sugerencia que puede acercarte.

En lugar de conectar la batería, directamente en su lugar, conecte un multímetro digital de $ 4 que puede comprar en un lugar como Harbor Freight, y preste atención al número que obtiene al medir la resistencia (tendría que gire la perilla a "ohmios"). Digamos que el número que sale es de 200 ohmios (no tengo idea si eso es parejo en el campo de juego, también el número puede cambiar con el riego). Ahora, digamos que te gustaría generar 10 miliamperios de corriente. Como V = IR, y V = 9 voltios debido a la batería, 9 / 0.01 produce 900 ohmios. Como ya tienes 200, debes agregar una resistencia de unos 700 ohmios en serie con la suciedad. Es posible que pueda comprar resistencias en Radio Shack si puede encontrar una que aún esté abierta.

Todo esto supone que hay una ruta de CC para la corriente, que parece haber a medida que la batería se calienta, y que no cambiará con el tiempo.

De todos modos, si no puede realizar la medición, puede colocar una resistencia de 500 a 700 ohmios en serie.

Si la batería está caliente, hay demasiada corriente en el cable, como todos han dicho. Si todavía hay demasiada corriente, la batería podría explotar (explotar, realmente) o perder ácido: ¡qué desastre!

Es necesario reducir la corriente que atraviesa el suelo. Lo haces aumentando el trabajo que tienen que hacer los electrones para atravesar el suelo.

Lo primero que debes intentar: mueve los cables en el suelo más separados.

Un ingeniero "agregaría una resistencia en serie". Probablemente no tengas una resistencia en la casa, ¡pero son fáciles de hacer!

Haz un cuadrado de 2 pulgadas, muy oscuro, en un pedazo de papel, con un lápiz ... conductos de grafito, pero no perfectamente. El cuadrado negro es tu resistencia. Pega los cables a los lados opuestos del cuadrado, asegurándote de que estén bien firmes en el grafito. Tal vez use un peso para aplastar los cables en el grafito.

Enlace todo como esto:

(+ terminal) --- cable1 --- [cuadrado negro] --- cable2 --- [suciedad] --- cable3 --- (- terminal)

Lo que queremos decir con "agregar una resistencia en serie".

Crédito adicional: varía la corriente que atraviesa el suelo moviendo los cables más cerca o más lejos, y variando el tamaño del cuadrado de grafito.

¡Entonces haz un gráfico! Primer premio.

1. Lo que realmente está comprobando este experimento es si agregar iones de cobre al suelo tiene efectos sobre el crecimiento de la lima. Si realmente desea estudiar el efecto de la corriente eléctrica solo, considere obtener electrodos de grafito.

2. A menos que esté regando sus semillas con agua del Mar Muerto, la batería no puede calentarse de manera realista. Es casi seguro que cruzaste esos alambres de cobre debajo del suelo, creando un corto. Tu batería se calentó la primera vez por eso.

3. Después de estar en cortocircuito durante varios minutos, la batería debería considerarse muerta (cosa buena, no explotó, por cierto). Por eso ya no hace calor: los muertos no sudan. Necesitará obtener uno nuevo si desea continuar. Poner una resistencia en serie es una buena idea, si quiere asegurarse de que su segunda batería dure más tiempo.

¿Tiene algo que le dirá si la batería sigue produciendo cerca de 9 voltios? Si tienes un multímetro, es probable que sea adecuado. También he visto algunas radios pequeñas que requieren baterías de 9 voltios. Si la batería ya no produce cerca de 9 voltios, trátela como agotada y obtenga una nueva batería de 9 voltios.