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Das brauchst du:
- zwei Kartoffeln
- Kupferdraht
- zwei verzinkte Nägel
- einen Kopfhörer
Bildcollage: Redaktion SimplyScience.ch; CanStockPhoto
Im Kopfhörer hörst du ein Knacken und Rauschen.
Wie bei einer gängigen Batterie wird bei der Kartoffelbatterie chemische in elektrische Energie – also Strom – umgewandelt. Strom kann man auch als Fluss von kleinsten Teilchen vom sogenannten Minuspol zum Pluspol beschreiben. Diese kleinsten Teilchen sind die negativ geladenen Elektronen.
Wo kommen die Elektronen her?
Die Flüssigkeit in der Kartoffel wirkt als sogenannter „Elektrolyt“: Wenn man ein Zinkstück hineinsteckt, lösen sich kleinste Teilchen – positiv geladene Ionen – aus dem Metall heraus. Diese Ionen bewegen sich frei in der Lösung und lassen negative Ladung (die Elektronen) auf dem Metall zurück.
Dadurch entsteht eine elektrische Spannung zwischen dem Nagel aus Zink und dem Draht aus Kupfer: Der Nagel bildet einen negativen, der Draht einen positiven Pol. Wenn man nun zwischen den Nagel und den Draht einen Kopfhörer-Anschluss klemmt, fliesst ein Strom.
Dieser Strom fliesst nur, wenn der gesamte Kreislauf geschlossen ist, und dazu dient der Elektrolyt. Für jedes Elektron, das durch die Nägel und Drähte fliesst, wird ein Elektron vom Kupferdraht an die Flüssigkeit abgegeben, wo es mit positiv geladenen Teilchen zu Wasser und Wasserstoff reagiert.
Der Erfinder John Frederic Daniell hat eine ähnliche Versuchsanordnung bereits 1836 entdeckt. Er verwendete bei seinen Versuchen auch Zink und Kupfer, allerdings keine Kartoffel, sondern stattdessen Lösungen mit Zink- und Kupfersalzen.
Anstelle von Kartoffeln kannst du auch andere Früchte und Gemüse für die Batterie verwenden, zum Beispiel Zitronen!
Kopfhörer sind wie kleine Lautsprecher. Jedes Ohrteil besteht aus zwei Drähten, einer Spule (ein Stück Draht, das wie eine Sprungfeder gewickelt ist), einem Dauermagneten und einer Membran (einem flexiblen Stück Metall, Plastik oder Stoff, das an die Spule geklebt ist). Die beiden Drähte sind mit der Spule sowie mit dem Stecker verbunden. So bildet sich ein geschlossener Stromkreislauf, sobald am Stecker ein Audiogerät angeschlossen wird. Fliesst Strom durch die Spule, formt sich ein elektromagnetisches Feld und die Spule wird vorübergehend magnetisch. Dieses elektromagnetische Feld interagiert mit dem magnetischen Feld des Dauermagneten im Kopfhörer. Da es sich beim Strom um Wechselstrom handelt, wird die Spule ständig umgepolt und folglich vom Dauermagneten im Wechsel abgestossen und angezogen. Dabei wird die Membran an der Spule mitbewegt. Sie bringt ihrerseits die Luft in Schwingung und es entstehen Schallwellen, die wir als Ton wahrnehmen.