中華民國 第51屆中小學科學展覽會

中 華 民 國 第 51 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 國 中 組 化 學 科 最 佳 ( 鄉 土 ) 教 材 獎 030203 凍 未 條! 水 果 在 放 電 ~ 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 學 校 名 稱 : 雲 林 縣 立 雲 林 國 民 中 學 作 者 : 指 導 老 師 : 國 二 潘 建 達 國 二 曾 揚 傑 李 靜 怡 尤 佐 丞 國 二 劉 承 翰 關 鍵 詞 : 水 果 電 池 鋅 銅 電 池 果 凍 電 池

凍 未 條! 水 果 在 放 電 ~ 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 摘 要 我 們 以 生 活 中 多 汁 具 酸 性 的 水 果 做 為 電 解 質 溶 液, 利 用 不 同 金 屬 製 作 電 池, 發 現 鋅 銅 二 種 金 屬 做 為 電 極 之 電 池, 其 電 壓 電 流 較 高, 而 水 果 則 以 蕃 茄 效 果 較 好, 為 了 攜 帶 方 便, 於 是 加 入 洋 菜 製 成 水 果 果 凍, 發 現 其 電 流 電 壓 未 降 低, 且 可 增 加 使 用 持 久 性, 因 此 製 作 出 可 攜 帶 且 不 漏 液 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 在 實 驗 中, 也 發 現 電 極 面 積 越 大 電 極 距 離 越 近 及 70% 濃 度 可 提 高 電 流 值, 但 對 於 電 壓 則 差 異 不 大, 影 響 電 壓 最 大 的 因 素 則 是 金 屬 片 的 種 類, 另 串 聯 電 池 可 提 高 電 壓, 達 到 啟 動 電 壓 啟 動 電 器, 並 聯 電 池 則 可 提 高 電 流, 延 長 使 用 時 間, 於 是 我 們 利 用 串 並 聯 使 電 壓 電 流 達 到 電 器 所 需 之 值, 且 實 際 應 用 於 LED 燈 及 鬧 鐘, 發 現 可 使 用 長 達 二 十 幾 天 壹 研 究 動 機 現 代 環 保 意 識 高 漲, 垃 圾 問 題 與 能 源 問 題 不 斷 的 浮 現, 各 種 能 源 越 來 越 缺 乏, 為 了 環 境, 必 須 有 呼 應 時 代 需 求 的 新 能 源 ; 看 到 果 農 辛 苦 栽 種 的 水 果, 因 為 生 產 過 剩, 而 任 其 腐 敗, 我 們 心 想, 若 能 讓 其 成 為 另 一 種 新 能 源, 又 與 現 代 環 保 意 識 相 呼 應, 這 何 嘗 不 是 一 種 創 舉 呢? 貳 研 究 目 的 一 探 討 影 響 水 果 電 池 之 因 素 ( 一 ) 水 果 種 類 ( 二 ) 電 極 深 度 ( 接 觸 面 積 ) ( 三 ) 電 極 距 離 ( 四 ) 電 極 金 屬 片 種 類 ( 五 ) 果 汁 濃 度 二 探 討 製 成 果 凍 電 池 是 否 可 產 生 相 同 效 果 三 研 究 各 種 形 式 的 水 果 電 池 並 實 際 運 用 於 生 活 中 的 電 器 四 製 作 出 可 攜 帶 且 不 漏 液 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 1

參 研 究 設 備 及 器 材 一 水 果 : ( 一 ) 茂 谷 柑 ( 二 ) 香 蕉 ( 三 ) 檸 檬 ( 四 ) 蘋 果 ( 五 ) 柳 丁 ( 六 ) 楊 桃 ( 七 ) 蕃 茄 ( 八 ) 奇 異 果 ( 九 ) 葡 萄 柚 二 金 屬 片 : ( 一 ) 鋁 片 (1cm 10cm 2cm 2cm) ( 二 ) 銅 片 (1cm 10cm 2cm 2cm 2cm 5cm 2cm 10cm) ( 三 ) 鋅 片 (1cm 10cm 2cm 2cm 2cm 5cm 2cm 10cm) ( 四 ) 鐵 片 (1cm 10cm) ( 五 ) 鉛 片 (1cm 10cm) 三 容 器 : ( 一 ) 燒 杯 (50mL 100 ml 250mL) ( 二 ) 奶 粉 盒 ( 約 125mL) ( 三 ) 四 分 格 奶 粉 盒 四 測 量 工 具 : ( 一 ) 鱷 魚 線 ( 二 ) 三 用 電 錶 ( 三 ) 直 尺 五 製 成 果 凍 器 材 : ( 一 ) 洋 菜 粉 ( 二 ) 瓦 斯 爐 ( 三 ) 鍋 子 六 電 器 : ( 一 )LED 燈 ( 二 ) 鬧 鐘 ( 三 ) 數 位 計 時 器 七 其 他 器 材 : ( 一 ) 蒸 餾 水 ( 二 ) 果 汁 機 ( 三 ) 珍 珠 板 ( 四 ) 保 鮮 膜 ( 五 ) 冰 棒 棍 水 果 1*10 金 屬 片 2*10 金 屬 片 奶 粉 盒 三 用 電 錶 洋 菜 粉 Led 燈 鬧 鐘 圖 1 實 驗 器 材 2

一 探 討 影 響 水 果 電 池 的 不 同 因 素 肆 研 究 過 程 或 方 法 ( 一 ) 水 果 種 類 ( 分 直 接 採 用 果 肉 及 榨 汁 兩 種 方 式 ) 1. 直 接 採 用 果 肉 (1) 將 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 等 水 果 切 開 (2) 以 鋁 片 (1cm 10cm) 當 負 極 銅 片 (1cm 10cm) 當 正 極, 電 極 深 度 1cm 且 相 距 2. 榨 汁 1cm, 以 三 用 電 錶 分 別 測 量 其 每 種 水 果 之 電 壓 及 電 流 (1) 將 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 等 水 果 榨 汁, 約 取 50mL (2) 以 鋁 片 (1cm 10cm) 當 負 極 銅 片 (1cm 10cm) 當 正 極, 電 極 深 度 1cm 且 相 距 1cm, 以 三 用 電 錶 分 別 測 量 其 每 種 水 果 之 電 壓 及 電 流 ( 二 ) 電 極 深 度 ( 接 觸 面 積 ) 1. 改 變 電 極 深 度 為 1cm 2cm 3cm, 測 量 (1) 直 接 採 用 果 肉 及 (2) 榨 汁 之 電 壓 及 電 流 ( 三 ) 電 極 距 離 1. 改 變 電 極 距 離 1cm 2cm 3cm, 測 量 (1) 直 接 採 用 果 肉 及 (2) 榨 汁 之 電 壓 及 電 流 ( 四 ) 電 極 金 屬 片 種 類 1. 採 用 電 流 較 大 的 蕃 茄 作 為 此 實 驗 之 電 解 質 溶 液 2. 改 變 電 極 為 鋅 片 (1cm 10cm) 和 銅 片 (1cm 10cm); 鐵 片 (1cm 10cm) 和 銅 片 (1cm 10cm); 鉛 片 (1cm 10cm) 和 銅 片 (1cm 10cm) 分 別 測 量 電 壓 及 電 流 ( 五 ) 果 汁 濃 度 1. 將 蕃 茄 榨 汁, 加 入 蒸 餾 水 分 別 調 配 濃 度 為 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 各 50mL 2. 以 電 壓 值 較 大 的 鋅 片 (1cm 5cm) 當 負 極 銅 片 (1cm 5cm) 當 正 極, 電 極 深 度 固 定 3cm, 距 離 1cm, 分 別 測 量 各 種 濃 度 蕃 茄 汁 之 電 壓 及 電 流 二 探 討 製 成 果 凍 電 池 是 否 可 產 生 相 同 效 果 ( 一 ) 將 50mL 煮 沸 的 洋 菜 水 中, 攪 拌 均 勻 並 倒 入 容 器 中, 放 入 冰 箱 冷 藏 以 製 成 果 凍 ( 洋 菜 : 水 =10g:750mL) ( 二 ) 探 討 果 凍 形 態 之 電 池, 與 水 果 種 類 電 極 深 度 ( 接 觸 面 積 ) 電 極 距 離 之 影 響 三 研 究 各 種 形 式 的 水 果 電 池 並 實 際 運 用 於 生 活 中 的 電 器 ( 一 ) 形 式 ( 一 ) 合 杯 內 串 聯 1. 以 鋁 銅 金 屬 片 組 成 一 組 ( 邊 長 為 2cm 2cm), 以 泡 棉 膠 固 定 四 角, 避 免 鋁 銅 片 接 觸 深 度 固 定 1cm, 以 三 用 電 錶 分 別 測 量 茂 谷 柑 汁 之 電 壓 及 電 流 ( 圖 2) 3

2. 以 相 同 方 式 將 鋁 銅 金 屬 片 組 成 另 一 組, 利 用 鋁 - 銅 - 鋁 - 銅 方 式 疊 合, 以 三 用 電 錶 分 別 測 量 茂 谷 柑 汁 之 電 壓 及 電 流 ( 圖 3) ( 圖 2) ( 圖 3) ( 二 ) 形 式 ( 二 ) 合 杯 內 並 聯 ( 金 屬 片 2*2cm) 1. 以 鋁 銅 金 屬 片 組 成 一 組 ( 邊 長 為 2cm 2cm), 以 泡 棉 膠 固 定 四 角, 避 免 鋁 銅 片 接 觸 ( 圖 4), 深 度 固 定 1cm, 以 三 用 電 錶 分 別 測 量 蕃 茄 汁 及 茂 谷 柑 汁 之 電 壓 及 電 流 2. 增 加 金 屬 片 數 為 2 片 3 片 4 片 5 片, 將 銅 一 邊 貼 泡 棉 膠 與 上 片 銅 不 接 觸, 一 邊 則 與 上 片 銅 接 觸, 重 複 步 驟 ( 二 ) ( 圖 5~7) ( 圖 4) ( 圖 5) ( 圖 6) ( 圖 7) ( 三 ) 形 式 ( 三 ) 合 杯 內 並 聯 ( 金 屬 片 1*10cm) 1. 分 別 測 量 鋁 - 銅 鋅 - 銅 兩 組 不 同 之 金 屬 片 在 蕃 茄 汁 之 電 壓 及 電 流, 固 定 深 度 為 3cm 2. 增 加 金 屬 片 片 數 為 2 片 3 片 4 片 5 片, 可 利 用 橡 皮 筋 及 冰 棒 棍 固 定 兩 金 屬 片 之 間 距 離, 使 金 屬 片 不 接 觸 ( 圖 8 9), 利 用 三 用 電 表 測 量 電 壓 及 電 流 3. 將 水 果 電 池 應 用 於 LED 燈 及 鬧 鐘 ( 圖 8) ( 圖 9) ( 四 ) 形 式 ( 四 ) 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*10cm) 1. 利 用 鋅 片 銅 片 當 電 極, 盡 量 把 金 屬 片 完 全 置 於 奶 粉 盒 內 ( 圖 10), 再 倒 入 番 茄 洋 菜 水 混 合 液, 使 其 成 果 凍 後, 再 進 行 實 驗 ( 圖 11) 2. 將 奶 粉 盒 串 並 聯, 分 別 測 量 電 壓 及 電 流, 將 水 果 電 池 應 用 於 LED 燈 及 鬧 鐘 ( 圖 10) ( 圖 11) ( 五 ) 形 式 ( 五 ) 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*5cm) 4

1. 將 蕃 茄 洋 菜 水 直 接 倒 入 4 個 奶 粉 盒 內, 使 其 成 形 2. 每 一 個 奶 粉 盒 皆 插 入 2cm 5cm 的 鋅 銅 兩 金 屬 片 3. 將 奶 粉 盒 串 並 聯, 分 別 測 量 電 壓 及 電 流 4. 將 水 果 電 池 應 用 於 LED 燈 及 鬧 鐘 四 製 作 出 可 攜 帶 且 不 漏 液 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 ( 一 ) 電 池 ( 一 ) 1. 先 將 奶 粉 盒 蓋 子 邊 緣 用 加 熱 過 的 美 工 刀 割 出 二 條 線, 將 2cm 5cm 鋅 片 及 銅 片 金 屬 片 一 邊 用 剪 刀 剪 出 一 個 細 長 條 ( 圖 12), 然 後 將 金 屬 片 通 過 奶 粉 盒, 使 其 漏 出 一 部 分 金 屬 在 奶 粉 盒 外, 使 其 可 連 接 電 線 裝 置 如 ( 圖 13~15) 2. 將 蕃 茄 洋 菜 水 倒 入 奶 粉 盒 內, 使 其 冷 卻 成 果 凍 3. 測 量 個 別 電 壓 及 電 流, 再 串 聯 2 個 測 量 電 壓 電 流, 最 後 將 串 聯 的 二 組, 再 並 聯, 測 量 電 壓 及 電 流 4. 連 接 LED 燈 及 鬧 鐘 使 用 ( 圖 12) ( 圖 13) ( 圖 14) ( 圖 15) ( 二 ) 電 池 ( 二 ) 1. 將 各 五 片 鋅 片 和 銅 片 利 用 膠 帶 將 一 端 固 定 住, 使 其 金 屬 片 相 接 觸, 在 另 一 端 用 珍 珠 板 作 隔 層 ( 圖 16), 使 金 屬 片 不 接 觸 且 有 空 間, 再 利 用 膠 帶 固 定 於 四 分 格 奶 粉 盒 內, 裝 置 如 ( 圖 17) 2. 倒 入 蕃 茄 洋 菜 水 於 四 分 格 奶 粉 盒, 使 其 冷 卻 成 果 凍 3. 測 量 個 別 電 壓 及 電 流, 再 串 聯 2 個 測 量 電 壓 電 流, 最 後 將 串 聯 的 二 組, 再 並 聯, 測 量 電 壓 及 電 流 4. 連 接 LED 燈 及 鬧 鐘 使 用 ( 圖 16) ( 圖 17) 5

伍 研 究 結 果 一 探 討 影 響 水 果 電 池 的 不 同 因 素 ( 一 ) 水 果 種 類 ( 分 直 接 採 用 果 肉 及 榨 汁 兩 種 方 式 ) 1. 電 壓 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 果 肉 0.53 0.48 0.46 0.35 0.32 0.46 0.48 0.43 0.46 榨 汁 0.70 0.30 0.45 0.43 0.44 0.37 0.33 0.45 0.39 電 壓 (V) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 一 不 同 水 果 製 成 水 果 電 池 之 電 壓 圖 ( 鋁 - 銅, 深 1cm, 距 離 1cm) 電 壓 ( 直 接 果 肉 ) 電 壓 ( 榨 汁 ) 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 2. 電 流 電 壓 : 茂 谷 柑 榨 汁 最 大 茂 谷 柑 直 接 果 肉 次 之 香 蕉 榨 汁 最 小 直 接 果 肉 或 榨 汁 電 壓 值 變 化 不 一 定, 須 依 水 果 種 類 而 定 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 果 肉 0.013 0.040 0.048 0.038 0.017 0.081 0.201 0.170 0.024 榨 汁 0.081 0.107 0.053 0.053 0.078 0.034 0.280 0.273 0.031 電 流 (ma) 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 不 同 水 果 製 成 水 果 電 池 之 電 流 圖 ( 鋁 - 銅, 深 1cm, 距 離 1cm) 電 流 ( 直 接 果 肉 ) 電 流 ( 榨 汁 ) 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 電 流 : 蕃 茄 榨 汁 最 大 奇 異 果 榨 汁 次 之 柳 丁 直 接 果 肉 最 小 大 部 分 的 水 果 榨 汁 皆 比 直 接 測 量 果 肉 之 電 流 值 大 水 果 種 類 6

( 二 ) 電 極 深 度 ( 接 觸 面 積 ) 1. 電 壓 電 壓 水 果 種 類 面 積 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 深 度 1cm 1cm 2 0.53 0.48 0.46 0.35 0.32 0.46 0.48 0.43 0.46 果 肉 深 度 2cm 2cm 2 0.52 0.45 0.46 0.33 0.26 0.41 0.48 0.46 0.44 深 度 3cm 3cm 2 0.5 0.48 0.44 0.32 0.32 0.42 0.46 X 0.43 榨 汁 深 度 1cm 1cm 2 0.7 0.3 0.45 0.43 0.44 0.37 0.33 0.45 0.39 深 度 2cm 2cm 2 0.71 0.28 0.44 0.42 0.42 0.37 0.36 0.48 0.38 深 度 3cm 3cm 2 0.69 0.34 0.43 0.41 0.41 0.37 0.35 0.48 0.37 電 壓 (V) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 二 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 深 度 之 電 壓 ( 鋁 - 銅, 距 離 1cm) 直 接 果 肉, 深 度 1cm 直 接 果 肉, 深 度 2cm 直 接 果 肉, 深 度 3cm 榨 汁, 深 度 1cm 榨 汁, 深 度 2cm 榨 汁, 深 度 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 壓 : 茂 谷 柑 榨 汁 最 大 奇 異 果 榨 汁 次 之 香 蕉 榨 汁 最 小 深 度 不 影 響 電 壓, 整 體 上 差 異 不 大 2. 電 流 電 流 水 果 種 類 面 積 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 深 度 1cm 1cm 2 0.013 0.040 0.048 0.038 0.017 0.081 0.201 0.170 0.024 果 肉 深 度 2cm 2cm 2 0.025 0.044 0.060 0.068 0.023 0.231 0.213 0.232 0.048 深 度 3cm 3cm 2 0.037 0.042 0.172 0.087 0.031 0.233 0.311 0.367 0.055 榨 汁 深 度 1cm 1cm 2 0.081 0.107 0.053 0.053 0.078 0.034 0.280 0.273 0.031 深 度 2cm 2cm 2 0.135 0.111 0.054 0.093 0.082 0.043 0.313 0.291 0.036 深 度 3cm 3cm 2 0.180 0.232 0.087 0.110 0.101 0.073 0.359 0.356 0.064 7

電 流 (ma) 二 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 深 度 之 電 流 ( 鋁 - 銅, 距 離 1cm) 直 接 果 肉, 深 度 1cm 0.400 直 接 果 肉, 深 度 2cm 0.350 直 接 果 肉, 深 度 3cm 0.300 榨 汁, 深 度 1cm 0.250 榨 汁, 深 度 2cm 0.200 榨 汁, 深 度 3cm 0.150 0.100 0.050 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 流 : 奇 異 果 最 大 蕃 茄 次 之 葡 萄 柚 最 小 深 度 影 響 電 流, 深 度 越 深 電 流 越 大, 且 增 加 很 多 ( 深 度 3cm>2cm>1cm) ( 三 ) 電 極 距 離 1. 電 壓 電 壓 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 果 肉 距 離 1cm 0.50 0.48 0.44 0.32 0.32 0.42 0.46 x 0.43 距 離 2cm 0.49 0.45 0.48 0.36 0.32 0.44 0.47 0.46 0.43 距 離 3cm 0.48 x 0.48 0.37 0.33 0.45 0.45 0.44 0.41 榨 汁 距 離 1cm 0.69 0.34 0.43 0.41 0.41 0.37 0.35 0.48 0.37 距 離 2cm 0.50 0.41 0.41 0.36 0.35 0.35 0.39 0.49 0.34 距 離 3cm 0.40 0.42 0.41 0.35 0.39 0.35 0.39 0.45 0.32 備 註 :X 代 表 無 法 測 量 到 此 距 離 電 壓 (V) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 三 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 距 離 之 電 壓 ( 鋁 - 銅, 深 度 3cm) 直 接 果 肉, 距 離 1cm 直 接 果 肉, 距 離 2cm 直 接 果 肉, 距 離 3cm 榨 汁, 距 離 1cm 榨 汁, 距 離 2cm 榨 汁, 距 離 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 壓 因 距 離 因 素 差 異 不 大 8

2. 電 流 電 流 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 直 接 果 肉 距 離 1cm 0.037 0.042 0.172 0.087 0.031 0.233 0.311 0.367 0.055 距 離 2cm 0.028 0.034 0.047 0.061 0.023 0.143 0.264 0.241 0.045 距 離 3cm 0.030 0.051 0.057 0.051 0.018 0.123 0.231 0.189 0.053 榨 汁 距 離 1cm 0.180 0.232 0.087 0.110 0.101 0.073 0.359 0.356 0.064 距 離 2cm 0.143 0.171 0.079 0.120 0.032 0.060 0.322 0.447 0.065 距 離 3cm 0.156 0.057 0.076 0.107 0.031 0.055 0.270 0.393 0.038 電 流 (ma) 0.500 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 三 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 距 離 之 電 流 ( 鋁 - 銅, 深 度 3cm) 直 接 果 肉, 距 離 1cm 直 接 果 肉, 距 離 2cm 直 接 果 肉, 距 離 3cm 榨 汁, 距 離 1cm 榨 汁, 距 離 2cm 榨 汁, 距 離 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 流 則 因 距 離 越 近, 其 值 越 大, 且 差 異 很 大 ( 四 ) 電 極 金 屬 片 種 類 電 壓 : 金 屬 組 合 電 壓 鋁 - 銅 鋅 - 銅 鐵 - 銅 鉛 - 銅 第 一 次 0.43 0.83 0.84 0.23 第 二 次 0.43 0.84 0.86 0.31 第 三 次 0.43 0.84 0.88 0.29 平 均 0.43 0.84 0.86 0.28 電 壓 (V) 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 四 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 金 屬 片 之 電 壓 ( 蕃 茄, 深 度 3cm, 距 離 1cm) 鋁 - 銅 鋅 - 銅 鐵 - 銅 鉛 - 銅 金 屬 組 合 電 壓 以 鐵 銅 與 鋅 銅 電 壓 最 高, 以 鉛 銅 最 差 9

電 流 : 金 屬 組 合 電 流 鋁 - 銅 鋅 - 銅 鐵 - 銅 鉛 - 銅 第 一 次 0.682 3.250 2.480 0.277 第 二 次 0.575 2.080 1.900 0.308 第 三 次 0.602 2.390 1.860 0.311 平 均 0.620 2.573 2.080 0.299 電 流 以 鋅 銅 最 佳, 鉛 銅 最 差 四 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 金 屬 片 電 流 (ma) 之 電 流 ( 蕃 茄, 深 度 3cm, 距 離 1cm) 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 金 屬 組 合 鋁 - 銅 鋅 - 銅 鐵 - 銅 鉛 - 銅 ( 五 ) 果 汁 濃 度 蕃 茄 汁 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 蒸 餾 水 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 蕃 茄 濃 度 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 電 壓 1 0.898 0.868 0.895 0.889 0.975 0.888 0.898 0.994 0.956 0.987 0.782 電 壓 2 0.888 0.884 0.889 0.899 0.884 0.746 0.926 0.945 0.984 0.956 0.720 電 壓 3 0.869 0.876 0.892 0.897 0.881 0.987 0.934 0.984 0.975 0.971 0.713 電 壓 平 均 0.885 0.876 0.892 0.895 0.913 0.874 0.920 0.974 0.972 0.971 0.738 電 流 1 2.36 2.58 2.68 2.95 1.56 1.84 1.74 1.76 1.23 1.59 0.0289 電 流 2 2.41 2.39 2.33 2.77 1.71 1.49 1.58 1.56 1.18 1.35 0.0245 電 流 3 2.85 2.46 2.56 2.81 1.59 1.62 1.62 1.72 1.13 1.47 0.0234 電 流 平 均 2.54 2.48 2.52 2.84 1.62 1.65 1.65 1.68 1.17 1.47 0.0256 電 壓 (V) 五 測 量 水 果 電 池 不 同 的 濃 度 之 水 果 電 池 電 壓 及 電 流 ( 蕃 茄 汁, 距 離 1cm, 深 3cm) 電 流 (ma) 3.000 電 壓 2.500 2.000 電 流 1.500 1.000 0.500 電 壓 : 差 異 不 大 電 流 :70% 最 高 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 濃 度 10

二 探 討 製 成 果 凍 電 池 是 否 可 產 生 相 同 效 果 ( 一 ) 不 同 水 果 種 類 之 果 凍 電 池 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 電 壓 (V) 0.40 0.44 0.29 0.43 0.40 0.36 0.41 0.47 0.39 電 流 (ma) 0.107 0.162 0.011 0.057 0.102 0.123 0.360 0.240 0.025 電 壓 : 奇 異 果 最 大 香 蕉 次 之 檸 檬 最 小 電 流 : 蕃 茄 最 大 奇 異 果 次 之 檸 檬 最 小 如 以 電 壓 電 流 整 體 考 慮 : 以 番 茄 為 理 想 直 接 果 肉 榨 汁 果 凍 三 種 型 態 之 比 較 : 電 壓 : 電 壓 (V) 四 ( 一 ) 不 同 水 果 製 成 水 果 電 池 之 電 壓 圖 ( 鋁 - 銅, 深 1cm, 距 離 1cm) 0.80 電 壓 ( 直 接 果 肉 ) 0.70 電 壓 ( 榨 汁 ) 0.60 電 壓 ( 果 凍 ) 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 三 種 型 態 之 電 壓 差 異 不 大 電 流 : 電 流 (ma) 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 四 ( 一 ) 不 同 水 果 製 成 水 果 電 池 之 電 流 圖 ( 鋁 - 銅, 深 1cm, 距 離 1cm) 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 蕃 茄 果 凍 之 電 流 明 顯 高 於 其 他 者, 故 選 擇 蕃 茄 為 本 次 實 驗 之 主 題 電 壓 ( 直 接 果 肉 ) 電 壓 ( 榨 汁 ) 電 壓 ( 果 凍 ) 水 果 種 類 11

( 二 ) 電 極 深 度 果 凍 之 電 壓 : 奇 異 果 最 大 柳 丁 次 之 檸 檬 最 小 深 度 不 影 響 電 壓, 整 體 上 差 異 不 大 ( 如 下 表 ) 水 果 種 類 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 電 壓 深 度 1cm 0.40 0.44 0.29 0.43 0.40 0.36 0.41 0.47 0.39 深 度 2cm 0.39 0.45 0.30 0.45 0.44 0.38 0.44 0.43 0.37 深 度 3cm 0.37 0.44 0.40 0.44 0.46 0.40 0.45 0.48 0.38 果 凍 之 電 流 : 奇 異 果 最 大 蕃 茄 次 之 檸 檬 最 小 深 度 影 響 電 流, 深 度 越 深 電 流 越 大 ( 深 度 3cm>2cm>1cm) ( 如 下 表 ) 電 流 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 深 度 1cm 0.107 0.162 0.011 0.057 0.102 0.123 0.360 0.240 0.025 深 度 2cm 0.183 0.186 0.041 0.280 0.147 0.145 0.340 0.430 0.070 深 度 3cm 0.229 0.190 0.048 0.300 0.202 0.159 0.490 0.540 0.076 直 接 果 肉 榨 汁 果 凍 三 種 型 態 之 比 較 : 電 壓 : 電 壓 (V) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 四 ( 二 ) 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 深 度 之 電 壓 ( 鋁 - 銅, 距 離 1cm) 直 接 果 肉, 深 度 1cm 直 接 果 肉, 深 度 2cm 直 接 果 肉, 深 度 3cm 榨 汁, 深 度 1cm 榨 汁, 深 度 2cm 榨 汁, 深 度 3cm 果 凍, 深 度 1cm 果 凍, 深 度 2cm 果 凍, 深 度 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 壓 : 茂 谷 柑 榨 汁 最 大 蕃 茄 果 肉 香 蕉 果 肉 奇 異 果 次 之 香 蕉 榨 汁 柳 丁 果 肉 最 小 深 度 不 影 響 電 壓, 整 體 上 差 異 不 大 12

電 流 : 電 流 (ma) 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 四 ( 二 ) 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 深 度 之 電 流 ( 鋁 - 銅, 距 離 1cm) 直 接 果 肉, 深 度 1cm 直 接 果 肉, 深 度 2cm 直 接 果 肉, 深 度 3cm 榨 汁, 深 度 1cm 榨 汁, 深 度 2cm 榨 汁, 深 度 3cm 果 凍, 深 度 1cm 果 凍, 深 度 2cm 果 凍, 深 度 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 流 : 奇 異 果 果 凍 最 大 蕃 茄 果 凍 蘋 果 果 肉 次 之 茂 谷 柑 葡 萄 柚 果 肉 最 小 深 度 越 深 電 流 越 大 整 體 而 言 : 直 接 果 肉 < 榨 汁 < 製 成 果 凍 ( 三 ) 電 極 距 離 果 凍 之 電 壓 : 奇 異 果 最 大 蕃 茄 次 之 檸 檬 最 小 距 離 不 影 響 電 壓, 整 體 上 差 異 不 大 ( 如 下 表 ) 電 壓 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 距 離 1cm 0.37 0.44 0.40 0.44 0.46 0.40 0.45 0.48 0.38 距 離 2cm 0.39 0.43 0.37 0.42 0.38 0.35 0.45 0.47 0.36 距 離 3cm 0.38 0.43 0.31 0.41 0.37 0.35 0.44 0.50 0.38 果 凍 之 電 流 : 電 流 : 奇 異 果 最 大 蕃 茄 次 之 檸 檬 最 小 距 離 影 響 電 流, 距 離 越 近 電 流 越 大 ( 距 離 1cm>2cm>3cm) ( 如 下 表 ) 電 流 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 距 離 1cm 0.229 0.190 0.048 0.300 0.202 0.159 0.490 0.540 0.076 距 離 2cm 0.161 0.244 0.103 0.205 0.093 0.102 0.400 0.450 0.105 距 離 3cm 0.174 0.299 0.091 0.189 0.082 0.102 0.410 0.540 0.080 13

直 接 果 肉 榨 汁 果 凍 三 種 型 態 之 比 較 : 電 壓 : 電 壓 (V) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 四 ( 三 ) 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 距 離 之 電 壓 ( 鋁 - 銅, 深 度 3cm) 直 接 果 肉, 距 離 1cm 直 接 果 肉, 距 離 2cm 直 接 果 肉, 距 離 3cm 榨 汁, 距 離 1cm 榨 汁, 距 離 2cm 榨 汁, 距 離 3cm 果 凍, 距 離 1cm 果 凍, 距 離 2cm 果 凍, 距 離 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 壓 : 茂 谷 柑 榨 汁 最 大, 蕃 茄 果 肉 奇 異 果 果 凍 次 之, 柳 丁 果 肉 最 小 距 離 影 響 電 壓 不 大 電 流 : 電 流 (ma) 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 四 ( 三 ) 測 量 水 果 電 池 不 同 的 電 極 距 離 之 電 流 ( 鋁 - 銅, 深 度 3cm) 直 接 果 肉, 距 離 1cm 直 接 果 肉, 距 離 2cm 直 接 果 肉, 距 離 3cm 榨 汁, 距 離 1cm 榨 汁, 距 離 2cm 榨 汁, 距 離 3cm 果 凍, 距 離 1cm 果 凍, 距 離 2cm 果 凍, 距 離 3cm 茂 谷 柑 香 蕉 檸 檬 蘋 果 柳 丁 楊 桃 蕃 茄 奇 異 果 葡 萄 柚 水 果 種 類 電 流 : 奇 異 果 果 凍 最 大, 番 茄 果 凍 次 之, 柳 橙 汁 最 小 距 離 影 響 電 流, 距 離 越 近 電 流 越 大 ( 距 離 1cm>2cm>3cm) 其 中 以 果 凍 電 流 較 大 14

( 四 ) 探 討 洋 菜 電 池 是 否 也 可 產 生 電 壓 及 電 流 1. 以 鋁 片 (1cm 5cm) 銅 片 (1cm 5cm) 當 電 極, 電 極 距 離 固 定 1cm 電 壓 深 度 1cm 深 度 2cm 深 度 3cm 電 流 深 度 1cm 深 度 2cm 深 度 3cm 0.49 0.51 0.50 0.020 0.050 0.070 2. 以 鋁 片 (1cm 5cm) 銅 片 (1cm 5cm) 當 電 極, 電 極 深 度 固 定 3cm 電 壓 距 離 1cm 距 離 2cm 距 離 3cm 電 流 距 離 1cm 距 離 2cm 距 離 3cm 0.50 0.52 0.51 0.070 0.050 0.070 洋 菜 為 電 解 質 三 研 究 各 種 形 式 的 水 果 電 池 並 實 際 運 用 於 生 活 中 的 電 器 ( 一 ) 形 式 ( 一 ) 合 杯 內 串 聯 ( 鋁 - 銅 金 屬 片 2*2cm) 以 茂 谷 柑 為 電 解 液 組 數 鋁 - 銅 1 組 鋁 - 銅 - 鋁 - 銅 2 組 鋁 - 銅 1 組 鋁 - 銅 - 鋁 - 銅 2 組 電 壓 電 壓 電 流 電 流 第 一 次 0.530 0.520 0.174 0.121 第 二 次 0.530 0.510 0.218 0.138 第 三 次 0.510 0.520 0.122 0.127 平 均 0.523 0.517 0.171 0.129 這 樣 的 組 合, 電 壓 電 流 並 不 會 增 加 ( 二 ) 形 式 ( 二 ) 合 杯 內 並 聯 ( 鋁 - 銅 金 屬 片 2*2cm) 1. 以 番 茄 為 電 解 液 組 數 電 壓 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 第 一 次 0.482 0.483 0.492 0.488 0.487 第 二 次 0.483 0.485 0.489 0.481 0.488 第 三 次 0.496 0.484 0.482 0.490 0.489 平 均 0.487 0.484 0.488 0.486 0.488 電 壓 與 組 別 無 關 四 測 量 金 屬 電 極 不 同 面 積 之 電 壓 電 壓 (V) 0.600 0.400 0.200 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 金 屬 組 數 15

組 數 電 流 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 第 一 次 0.318 0.600 1.070 1.270 1.280 第 二 次 0.337 0.700 0.900 1.350 1.360 第 三 次 0.347 0.640 0.800 1.190 1.340 平 均 0.334 0.647 0.923 1.270 1.327 組 數 越 多, 電 流 越 大 電 流 四 測 量 金 屬 電 極 不 同 面 積 之 電 流 (ma) 1.500 1.000 0.500 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 金 屬 組 數 2. 以 茂 谷 柑 為 電 解 液 組 數 電 壓 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 第 一 次 0.530 0.520 0.491 0.521 0.340 第 二 次 0.530 0.510 0.479 0.524 0.340 第 三 次 0.510 0.520 0.472 0.525 0.320 平 均 0.523 0.517 0.481 0.523 0.333 組 數 影 響 電 壓 不 大, 但 以 三 組 為 佳 四 測 量 金 屬 電 極 不 同 面 積 之 電 壓 電 壓 (V) 0.600 0.400 0.200 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 金 屬 組 數 組 數 電 流 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 第 一 次 0.174 0.301 0.621 0.416 0.720 第 二 次 0.218 0.352 0.507 0.428 0.590 第 三 次 0.122 0.360 0.504 0.383 0.613 平 均 0.171 0.338 0.544 0.409 0.641 組 數 影 響 電 流 較 大, 以 越 多 組 為 佳 電 流 四 測 量 金 屬 電 極 不 同 面 積 之 電 流 (ma) 0.800 0.600 0.400 0.200 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 金 屬 組 數 串 聯 2 個 電 池 ( 由 各 4 片 鋁 銅 組 成 一 個 電 池 ), 運 用 於 Led 燈 ( 圖 18) 發 現 電 壓 仍 不 夠 大, 無 法 驅 動 Led 燈 圖 18 16

( 三 ) 形 式 ( 三 ) 合 杯 內 並 聯 ( 金 屬 片 1*10cm) 鋁 - 銅 片 數 1. 鋁 - 銅 片 各 1 片 各 2 片 以 鋁 銅 為 電 極 時, 金 屬 片 數 量 為 3 片 最 佳 2. 鋅 - 銅 片 以 鋅 銅 為 電 極 時, 各 3 片 金 屬 片 組 數 為 5 片 最 佳 各 4 片 各 5 片 電 壓 0.501 0.512 0.508 0.510 0.506 電 流 3.08 5.80 6.57 5.37 6.03 鋅 - 銅 片 數 各 1 片 各 2 片 各 3 片 各 4 片 各 5 片 電 壓 0.872 0.920 0.902 0.943 0.924 電 流 6.22 9.71 10.90 12.82 14.84 電 壓 (V) 電 流 (ma) 8.000 6.000 4.000 2.000 電 壓 (V) 電 流 (ma) 2 15.000 1 5.000 金 屬 片 數 不 同 之 電 壓 及 電 流 ( 蕃 茄 汁, 鋁 - 銅 片, 深 度 3cm) 電 壓 電 流 各 1 片 各 2 片 各 3 片 各 4 片 各 5 片 片 數 金 屬 片 數 不 同 之 電 壓 及 電 流 ( 蕃 茄 汁, 鋅 - 銅 片, 深 度 3cm) 電 壓 電 流 各 1 片 各 2 片 各 3 片 各 4 片 各 5 片 片 數 串 聯 3 組 ( 各 3 片 鋅 銅 金 屬 片 組 成 一 組 ), 運 用 於 Led 燈 ( 圖 19) 以 各 三 片 鋅 銅 金 屬 片 組 成 一 組, 串 聯 三 組, 可 使 LED 亮 圖 19 串 聯 2 組 ( 各 3 片 鋅 銅 金 屬 片 組 成 一 組 ), 運 用 於 鬧 鐘 ( 圖 20) 時 間 久 會 開 始 發 臭, 接 著 停 止 運 轉, 可 使 鬧 鐘 運 轉 14 小 時 圖 20 17

( 四 ) 形 式 ( 四 ) 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*10cm) 串 聯 個 數 1 個 2 個 3 個 4 個 並 聯 個 數 1 個 2 個 2 個 串 聯 再 並 聯 第 一 次 第 二 次 電 壓 (V) 0.91 1.66 2.64 3.49 電 壓 (V) 0.91 0.858 電 壓 (V) 1.7 1.7 電 流 (ma) 1.7 1.64 1.56 1.81 電 流 (ma) 1.7 2.81 電 流 (ma) 3.14 3.46 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0015 0.0027 0.0041 0.0063 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0015 0.0024 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0053 0.0059 時 鐘 X O O O 時 鐘 X X 時 鐘 O O LED X O O O LED X X LED O O O 表 儀 器 可 運 作 X 不 可 運 作 串 聯 2 組, 測 量 電 壓 ( 圖 21), 運 用 於 Led 燈 ( 圖 22 23), 運 用 於 鬧 鐘 ( 圖 24 25) 串 聯 二 組, 可 得 到 1.66V 圖 21 串 聯 二 組, 可 使 LED 亮 圖 22 圖 23 串 聯 二 組, 可 使 鬧 鐘 運 轉, 圖 為 隔 幾 秒 連 拍 ( 左 圖 為 2 點 47 分 6 秒, 右 圖 為 2 點 47 分 17 秒 ) 圖 24 圖 25 串 聯 3 組, 運 用 於 Led 燈 ( 圖 26) 串 聯 三 組, 可 使 LED 更 亮 圖 26 18

各 串 聯 二 組, 再 並 聯 1. 第 五 天 ( 圖 27 28) 發 霉 2. 第 八 天 ( 圖 29 32) 水 分 減 少 果 蠅 3. 第 十 四 天 ( 圖 33 35) 果 凍 剩 一 半 4. 第 十 七 天 ( 圖 36 39) 金 屬 片 露 出 生 銅 綠 果 凍 變 黑 褐 色 5. 此 電 池 共 運 轉 了 二 十 幾 天, 發 現 果 凍 幾 乎 消 耗 6. 經 洗 滌 容 器 及 金 屬 片 後, 再 重 新 充 塡 果 凍, 仍 可 繼 續 運 轉 ( 第 五 天 ) 圖 為 隔 幾 秒 連 拍 ( 左 圖 為 9 點 54 分 42 秒, 右 圖 為 9 點 54 分 45 秒 ) 圖 27 圖 28 圖 29 圖 30 ( 第 八 天 ) 圖 為 隔 幾 秒 連 拍 ( 左 圖 為 50 分 10 秒, 右 圖 為 50 分 15 秒 ) 發 現 水 分 逐 漸 減 少, 且 有 果 蠅, 故 包 保 鮮 膜 發 現 果 凍 逐 漸 乾 燥 且 高 度 逐 漸 降 低, 造 成 金 屬 片 有 時 接 觸 造 成 不 再 運 轉, 但 只 要 移 動 一 下 金 屬 片 不 再 接 觸, 即 可 繼 續 運 轉, 已 可 運 轉 12 天 已 經 開 始 發 霉 了 圖 31 圖 32 圖 33 圖 34 圖 35 各 串 聯 二 組, 再 並 聯 ( 第 十 四 天 ) 圖 為 隔 幾 秒 連 拍 ( 左 圖 為 8 點 12 分 26 秒, 右 圖 為 8 點 12 分 34 秒 ) 果 凍 以 剩 下 一 半, 但 仍 繼 續 轉 動, 已 運 轉 14 天 19

( 第 十 七 天 ) 圖 為 隔 幾 秒 連 拍 ( 左 圖 為 1 點 59 分 30 秒, 右 圖 為 1 點 59 分 35 秒 ) 圖 36 圖 37 金 屬 片 已 部 分 露 出, 無 接 觸 果 凍 果 凍 已 變 質, 顏 色 呈 黑 褐 色, 且 極 重 霉 味, 銅 片 也 產 生 銅 綠 了 圖 38 圖 39 ( 五 ) 形 式 ( 五 ) 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*5cm) 串 聯 個 數 1 個 2 個 3 個 4 個 並 聯 個 數 1 個 2 個 3 個 4 個 電 壓 (V) 0.86 1.66 2.56 3.1 電 壓 (V) 0.82 0.85 0.86 0.83 電 流 (ma) 1.71 1.8 1.87 1.72 電 流 (ma) 1.83 3.06 4.34 5.14 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0015 0.0030 0.0048 0.0053 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0015 0.0026 0.0037 0.0043 時 鐘 X O O O 時 鐘 X X X X LED X O O O LED X X X X O 表 儀 器 可 運 作 X 不 可 運 作 需 2 組 以 上 電 池 才 能 達 1.5V 驅 動 鬧 鐘 及 LED 燈, 而 電 流 只 要 有 1.7mA 以 上 即 可 四 製 作 出 可 攜 帶 且 不 漏 液 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 乾 電 池 電 池 個 別 ( 一 ) 電 池 組 ( 一 ) No.1 No.2 No.3 No.4 2 個 串 聯 No.1 和 No.2 No.3 和 No.4 將 2 組 串 聯 再 並 聯 No.1-2 No.3-4 並 聯 電 壓 (V) 0.94 0.89 0.93 0.91 電 壓 (V) 1.76 1.77 電 壓 (V) 1.63 電 流 (ma) 功 率 ( 瓦 特 ) 1.33 1.36 1.44 1.1 電 流 (ma) 0.0013 0.0012 0.0013 0.0010 功 率 ( 瓦 特 ) 1.28 1.2 電 流 (ma) 2.11 0.0023 0.0021 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0034 1. 運 用 於 Led 燈 ( 圖 40) 2. 運 用 於 數 位 計 時 器 ( 圖 41 42) 20

可 使 LED 亮 圖 40 圖 為 隔 一 分 連 拍 ( 左 圖 為 1 點 1 分, 右 圖 為 1 點 2 分 ) 測 試 運 轉 一 天 沒 問 題, 可 運 轉 30 天 以 上 圖 41 圖 42 電 池 個 別 ( 二 ) 電 池 組 ( 二 ) No.1 No.2 No.3 No.4 2 個 串 聯 No.1 和 No.2 No.3 和 No.4 將 2 組 串 聯 再 並 聯 No.1-2 No.3-4 並 聯 電 壓 (V) 0.6 0.89 0.8 0.91 電 壓 (V) 1.81 1.72 電 壓 (V) 1.71 電 流 2.61 3.07 2.95 2.72 電 流 3.09 2.59 電 流 (ma) 5.2 (ma) (ma) 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0016 0.0027 0.0024 0.0025 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0056 0.0045 功 率 ( 瓦 特 ) 0.0089 1. 運 用 於 Led 燈 ( 圖 43) 2. 運 用 於 數 位 計 時 器 ( 圖 44) 可 使 LED 亮 圖 43 可 使 計 時 器 運 轉 發 現 果 凍 已 用 掉 一 半 時, 再 添 加 果 凍, 可 繼 續 運 轉 圖 44 21

陸 討 論 一 探 討 影 響 水 果 電 池 之 因 素 ( 一 ) 水 果 種 類 1. 茂 谷 柑 榨 汁 電 壓 最 大 電 流 較 不 為 理 想, 蕃 茄 電 壓 電 流 最 為 理 想 ( 二 ) 電 極 深 度 ( 接 觸 面 積 ) 1. 實 驗 結 果 發 現 金 屬 片 插 入 的 深 度 越 深, 代 表 電 極 與 電 解 質 的 接 觸 面 積 越 大, 電 流 越 強, 但 對 於 電 壓 影 響 不 大 ( 三 ) 電 極 距 離 1. 實 驗 結 果 發 現 金 屬 片 ( 電 極 ) 的 距 離 越 近, 電 流 越 強, 對 於 電 壓 影 響 不 大 2. 因 此 製 作 電 池 時, 我 們 採 用 讓 金 屬 片 無 限 接 近, 使 其 電 流 達 到 最 大 值 ( 四 ) 電 極 金 屬 片 種 類 1. 原 想 利 用 鋁 罐 及 廢 棄 銅 線 作 實 驗, 但 實 驗 中 發 現 鋁 片 雖 活 性 大, 但 由 於 氧 化 物 過 於 緻 密 造 成 電 壓 過 低 只 能 達 0.5V, 若 要 真 正 使 用 時 電 器 上, 電 壓 最 小 需 達 1.5V, 需 串 聯 多 組 鋁 銅, 但 電 流 依 舊 較 小, 不 實 用, 於 是 對 於 其 他 金 屬 片 做 實 驗 2. 實 驗 結 果 : 電 壓 : 鋅 - 銅 鐵 - 銅 > 鋁 - 銅 > 鉛 - 銅, 電 流 亦 同 影 響 電 壓 的 主 要 因 素 是 金 屬 片 種 類, 金 屬 片 種 類 也 能 提 高 電 流 ( 水 果 種 類 金 屬 片 的 距 離 及 深 度, 對 電 壓 影 響 不 大, 但 金 屬 片 不 同 則 有 倍 數 增 加 ) 3. 考 慮 鐵 遇 水 易 生 鏽, 氧 化 鐵 會 影 響 電 子 的 流 動, 產 生 電 阻 較 大, 造 成 電 流 太 小, 因 此 採 用 鋅 - 銅 金 屬 片 為 佳 ( 五 ) 果 汁 濃 度 1. 根 據 測 量 平 均 值 顯 示, 在 稀 釋 至 70% 時, 測 量 電 流 值 達 到 最 大, 但 其 所 產 生 的 電 壓 並 沒 有 很 大 的 改 變 2. 推 論 其 是 因 濃 度 過 高, 解 離 效 果 不 一 定 佳, 稀 釋 反 而 造 成 解 離 度 高 且 電 阻 小 ( 六 ) 電 流 及 電 壓 變 化 1. 金 屬 剛 插 入 時 會 發 現 電 壓 值 會 隨 測 量 時 間 而 增 加, 故 需 等 電 壓 值 達 到 穩 壓 狀 態 ; 電 流 值 則 會 隨 測 量 時 間 而 減 少, 且 減 少 的 速 度 很 快, 等 一 段 時 間 才 會 達 到 電 流 穩 定 二 探 討 製 成 果 凍 電 池 是 否 可 產 生 相 同 效 果 ( 一 ) 在 此 實 驗 中 製 果 凍 時, 我 們 以 果 汁 跟 洋 菜 水 1 比 1 的 體 積 配 成, 後 來 實 驗 六 發 現 濃 度 為 70% 較 佳 時, 曾 改 成 果 汁 跟 洋 菜 水 7 比 3 的 體 積 配 置, 但 發 現 不 易 成 形, 於 是 最 後 決 定 以 果 汁 跟 洋 菜 水 1 比 1 的 體 積 為 佳 ( 二 ) 製 成 果 凍 方 便 攜 帶, 且 不 會 降 低 其 電 壓 及 電 流, 因 此 可 採 用 果 凍 製 作 乾 電 池 三 研 究 各 種 形 式 的 水 果 電 池 並 實 際 運 用 於 生 活 中 的 電 器 ( 一 ) 水 果 的 選 用 : 22

1. 斗 六 市 盛 產 的 茂 谷 柑 便 宜, 但 電 壓 雖 高 電 流 太 小, 利 用 串 並 聯 仍 無 法 得 到 大 電 流 2. 奇 異 果 電 壓 適 中, 且 電 流 大, 但 為 進 口, 若 用 購 買 的 來 製 作 電 池, 仍 需 消 耗 成 本, 可 考 慮 在 快 腐 爛 時 製 作 3. 而 蕃 茄 為 台 灣 自 產 且 家 中 容 易 栽 種, 如 為 自 生 不 施 肥, 其 酸 度 更 佳, 有 助 於 電 池 的 發 電, 且 當 大 量 不 採 收 時 也 可 使 用, 於 是 我 們 採 用 蕃 茄 較 符 合 經 濟 效 益 4. 酸 鹼 度 隨 水 果 成 熟 程 度 有 差, 每 一 顆 水 果 酸 度 都 不 同, 於 是 購 買 的 蕃 茄 的 成 熟 度 ( 顏 色 ) 也 有 差 別, 不 過 我 們 可 確 定 只 要 有 兩 組 水 果 電 池, 就 可 以 產 生 1.5V 以 上 的 電 壓, 雖 水 果 酸 度 對 電 流 影 響 較 大, 但 我 們 並 聯 多 組 仍 可 運 轉 ( 二 ) 各 種 形 式 電 池 探 討 : 1. 形 式 ( 一 ): 合 杯 內 串 聯 : 不 能 增 加 電 壓 及 電 流 2. 形 式 ( 二 ): 合 杯 內 並 聯 ( 金 屬 片 2*2cm): 電 流 會 增 加 但 電 壓 變 化 不 明 顯 3. 形 式 ( 三 ): 合 杯 內 並 聯 ( 金 屬 片 1*10cm): 隨 金 屬 片 片 數 變 多, 與 電 解 質 接 觸 面 積 增 加, 電 流 變 大 4. 形 式 ( 四 ): 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*10cm): 串 聯 電 壓 增 加, 電 流 不 變, 並 聯 反 之, 此 可 維 持 二 十 幾 天 5. 形 式 ( 五 ) : 分 杯 串 聯 及 並 聯 ( 金 屬 片 2*5cm): 串 聯 電 壓 增 加, 電 流 不 變, 並 聯 反 之, 且 電 壓 與 電 流 值 與 形 式 ( 四 ) 相 差 無 幾, 此 可 驅 動 鬧 鐘 ( 三 ) 目 前 以 形 式 ( 四 ) 為 佳 : 1. 在 運 轉 時 曾 因 果 凍 乾 涸, 造 成 金 屬 片 接 觸 而 停 止, 可 加 入 珍 珠 板 隔 離 改 善 此 問 題 2. 以 保 鮮 膜 覆 於 上 方, 可 減 緩 乾 涸 且 避 免 產 生 果 蠅, 且 可 防 止 異 味 擴 散 3. 運 轉 多 天 後, 發 現 金 屬 片 雖 裸 露 產 生 銅 綠, 果 凍 以 剩 下 一 半, 外 觀 不 雅, 但 其 效 能 不 受 影 響 4. 在 果 凍 完 全 乾 涸, 且 鬧 鐘 可 運 轉 情 況 下, 可 再 填 充 果 凍, 使 其 繼 續 使 用, 變 成 環 保 可 填 充 的 電 池 ( 四 ) 製 成 果 凍 電 池 的 優 點 : 1. 改 善 了 固 定 電 極, 且 可 隨 容 器 形 狀 而 填 滿 金 屬 片 之 間 隙 2. 洋 菜 的 成 本 低 廉 且 易 取 得 3. 可 連 續 填 充, 製 為 環 保 填 充 性 電 池 4. 相 對 於 果 汁 放 常 溫 下 易 發 臭 且 變 質, 即 使 放 在 冰 箱 時 間 一 久, 依 然 會 變 質, 果 凍 則 可 在 常 溫 保 存 較 久, 並 可 冰 在 冰 箱 長 久 保 存, 退 冰 之 後 仍 可 使 時 鐘 運 轉 ( 五 ) 形 式 ( 四 ) 運 轉 的 時 間 超 過 我 們 原 本 預 估 的, 因 大 部 分 報 告 都 顯 示 如 果 使 用 的 電 流 較 大 或 使 用 的 時 間 較 長 的 話, 電 池 會 因 化 學 反 應 放 出 電 能, 造 成 正 極 會 產 生 氫 氣 積 在 銅 片, 阻 礙 其 傳 導 電 子 的 能 力, 因 而 降 低 電 池 的 效 率, 但 我 們 將 水 果 電 池 利 用 果 凍 形 式 製 造 電 池 時, 發 現 運 轉 時 間 超 乎 想 像, 其 停 止 原 因 為 果 凍 填 充 物 消 耗 殆 盡 四 製 作 出 可 攜 帶 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 電 池 23

( 一 ) 因 未 能 確 定 開 放 式 是 否 為 影 響 結 果, 因 此 製 成 兩 種 形 式 作 為 探 討, 因 需 易 於 攜 帶, 可 以 利 用 四 分 格 奶 粉 盒 製 成 開 放 式 電 池, 但 經 實 驗 結 果 證 明 開 放 或 密 閉 無 太 大 影 響 ( 二 ) 當 初 利 用 奶 粉 盒 是 因 為 其 便 利 性 較 大, 可 以 將 電 池 重 疊 不 佔 空 間, 且 為 塑 膠 較 不 易 摔 壞, 又 可 密 封, 防 止 臭 味 露 出, 我 們 也 曾 使 用 塑 膠 飲 料 杯, 但 易 破 ( 三 ) 電 池 ( 一 ) ( 二 ) 的 差 異 在 於 金 屬 片 的 面 積 多 寡, 如 想 要 電 流 大, 金 屬 片 應 多 片 且 面 積 大, 電 池 ( 二 ) 因 接 觸 面 積 大 而 功 率 較 大, 到 時 可 考 慮 所 使 用 電 器 所 需 電 壓 及 電 流, 增 加 電 池 的 個 數, 利 用 串 聯 提 高 電 壓, 並 聯 提 高 電 流 ( 四 ) 未 來 展 望 : 1. 於 鐵 桶 中 裝 入 任 意 酸 鹼 液, 置 入 銅 片, 便 可 直 接 產 生 電 壓 及 電 流, 放 置 室 外, 可 以 用 來 作 為 戶 外 裝 飾 品 之 電 源 如 : 耶 誕 樹 上 的 燈 泡 2. 可 將 盛 產 之 水 果 先 製 成 果 凍, 如 欲 長 久 使 用 此 電 池 組, 可 添 加 防 腐 劑, 以 防 止 腐 敗 3. 在 國 中 理 化 課 程 中, 可 利 用 此 實 驗 之 水 果 電 池 做 實 驗, 可 更 貼 近 生 活 化, 且 可 避 免 硫 酸 銅 中 的 銅 離 子 造 成 環 境 污 染 柒 結 論 一 ( 一 ) 榨 汁 比 直 接 測 量 果 肉 所 得 到 的 電 壓 電 流 值 較 高, 且 以 蕃 茄 奇 異 果 多 汁 且 酸, 溶 液 均 勻 的 水 果 為 佳 ( 二 ) 電 極 深 度 越 深, 代 表 電 極 面 積 越 大, 其 電 流 值 越 大, 但 電 壓 影 響 不 大 ( 三 ) 電 極 距 離 越 近, 其 電 流 值 越 大, 但 電 壓 影 響 不 大 ( 四 ) 1. 以 鋅 - 銅 鐵 - 銅 當 電 極 之 電 池 電 壓 及 電 流 較 大 2. 金 屬 片 種 類 則 是 影 響 電 壓 大 小 的 因 素 ( 五 ) 蕃 茄 電 解 質 溶 液 之 濃 度 以 70% 為 最 佳 二 將 果 汁 製 成 果 凍, 電 壓 電 流 未 降 低, 且 方 便 攜 帶, 又 可 固 定 電 極 三 ( 一 ) 合 杯 內 串 聯 : 不 能 增 加 電 壓 及 電 流 ; 合 杯 內 並 聯 : 電 流 會 增 加 但 電 壓 不 變 ( 二 ) 分 杯 串 聯 : 電 壓 增 加, 電 流 不 變 ; 並 聯 則 反 之 ( 三 ) 可 實 際 應 用 於 LED 鬧 鐘, 且 形 式 ( 四 ) 運 用 於 鬧 鐘 可 維 持 二 十 幾 天 四 攜 帶 之 蕃 茄 果 凍 鋅 銅 電 池, 可 實 際 應 用 於 LED 鬧 鐘 24

水 果 種 類 總 結 蕃 茄 佳 水 果 型 態 金 屬 深 度 金 屬 距 離 金 屬 片 溶 液 濃 度 果 凍 > 果 汁 > 直 接 果 肉 3cm>2cm>1cm 越 深 面 積 越 大 越 好 1cm>2cm>3cm 距 離 越 近 越 好 鋅 - 銅 鐵 - 銅 > 鋁 - 銅 > 鉛 - 銅 70% 為 佳 果 凍 比 例 體 積 比 水 : 果 汁 = 1:1 串 聯 並 聯 串 並 聯 增 加 電 壓 增 加 電 流 可 達 到 電 子 產 品 所 需 電 壓 及 電 流 捌 參 考 資 料 及 其 他 1 蘇 盈 安 等 (2010) 果 真 如 此 - 勁 量 水 果 電 池 嘉 義 : 北 興 國 中 2 劉 哲 安 等 (2010) 嗜 甜 發 電 廠 台 北 : 南 山 高 中 附 設 國 中 3 林 廉 捷 等 (2004) 廚 房 化 學 - 水 果 電 池 也 瘋 狂 宜 蘭 : 復 興 國 中 4 郭 重 吉 等 編 國 民 中 學 自 然 與 生 活 科 技 第 六 冊 台 南 : 南 一 (p46-49)(2011) 5 余 霖 等 編 (2010) 有 趣 生 活 化 學, 是 自 然 學 習 的 起 點 - 發 電 大 驚 奇, 水 果 雜 草 可 發 電? 台 南 : 翰 林 國 中 自 然 與 生 活 科 技 教 學 專 刊 6 水 果 電 池 ( 無 日 期 ) 科 學 眼 雜 誌 第 22 期 2011 年 3 月 20 日, 取 自 http://content.edu.tw/junior/phy_chem/ty_lk/sir/content/cph8/c1001.htm 25

評 語 030203 可 攜 式 水 果 電 池 裝 置 設 計 富 生 活 化 創 意, 對 電 極 種 類 距 離 的 探 討 充 分 運 用 課 程 學 習 應 用, 研 究 素 材 具 鄉 土 特 色