Eine Batterie selber bauen: die Volta´sche Säule - Schritt für Schritt erklärt
Allessandro Volta entwickelte die Volta´sche Säule in den Jahren 1799 und 1800. Sie ist der Vorläufer der heutigen Batterie und damit eine der wichtigsten Erfindungen in der damaligen Zeit. Volta ist wegen seiner Verdienste auch der Namensgeber der Einheit der Spannung Volt. Hergestellt wird die Säule mit Kupfer- und Zinkplättchen. Pappstücke werden in einem Elektrolyt, einem leitfähigen Stoff, getränkt und zwischen die Plättchen gelegt. Ein einziges Element der Säule nennt man Voltaelement, welches aber alleine nur eine sehr geringe Spannung erzeugen kann. Deshalb werden mehrere dieser Elemente übereinander gestapelt. So addieren sich nach Prinzip der Reihenschaltung in der Elektrotechnik die einzelnen Spannungen auf. Eine Volta´sche Säule lässt sich problemlos mit ein paar gängigen Materialien ganz einfach nachbauen. Wie dies genau funktioniert, wird in der folgenden Anleitung nun ausführlich Beschrieben.
Materialien
- Küchenpapier
- Alufolie
- Salz
- kleines Holzstück
- Kupfermünzen
- 3 dünne Holzstäbchen
- Holzleim
- Wasser
- Nagel
- kurze mehradrige Elektroleitung (zum Beispiel H07V-K)
Anleitung
01 Zunächst schneidet man aus der Alufolie kreisförmige Stücke aus, die die gleiche Größe wie die Kupfermünzen haben. Das gleiche macht man auch mit dem Küchenpapier. Es sollten genauso viele Stücke da sein, wie Münzen vorhanden sind.
02 Auf das Holzstück zeichnet man den runden Umriss einer Münze. An den Rand dieses Umrisses werden nun mit dem Nagel und einem Hammer drei Vertiefungen eingeschlagen, in die anschließend die Holzstäbchen eingesetzt werden. Damit diese auch darin halten, werden sie mit Holzleim fixiert. Die Stäbchen sollten dazu kurze Zeit fest in die Vertiefungen gedrückt werden.
03 Etwas Wasser wird nun erhitzt. Darin wird so lange Salz aufgelöst, bis sich kein weiteres Salz mehr darin löst. Es ist darauf zu achten, dass beim Erhitzen das Wasser nicht kondensiert.
04 Nun isoliert man ein kleines Stück an der Elektroleitung ab. Die einzelnen Adern werden aufgefächert auf dem Holzstück fixiert.
05 Jetzt wird auf das Holzstück über die Leitung ein Stück Alufolie gelegt. Anschließend tränkt man ein Stück Küchenpapier in der Salzlösung und legt dieses darüber. Darüber wiederum kommt dann eine Kupfermünze. Genau diese Reihenfolge wiederholt man so lange, bis keine Münzen mehr vorhanden sind.
06 Am oberen Ende der Säule wird nun ebenfalls ein Stück Elektroleitung aufgefächert fixiert. Mit einem Spannungsmessgerät lässt sich jetzt prüfen, wie viel Spannung mit der Säule erzeugt werden kann.
Funktionsprinzip
Das unedlere Metall, also in diesem Fall Aluminium, löst sich auf. Durch das Auflösen werden negativ geladene Elektronen freigesetzt, die in das Elektrolyt wandern. Im Bereich der Alufolie entsteht nun ein Elektronenüberschuss, weshalb dort der Minuspol entsteht. Auf der Seite des Kupfers findet der gleiche Prozess statt. Da dieser dort aber viel weniger ausgeprägt ist, entsteht dort der Pluspol. Ein geschlossener Stromkreis an den Enden der Säule verursacht nun einen Ladungsausgleich, also einen Strom. Dieser findet so lange statt, bis die Potentialdifferenz ausgeglichen wurde oder das Aluminium sich vollständig aufgelöst hat. Kleinere Lämpchen, wie zum Beispiel eine LED, lassen sich an dieser Anordnung problemlos betreiben. Grundlegend ist dieses Prinzip auch bei den heutigen Batterien im Einsatz.
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