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Um aus den beiden Zitronen Strom für die Leuchtdiode zu gewinnen, steckst du in jede Zitrone einen Nagel sowie ein Stück Kupferdraht. Dann verbindest du die beiden Zitronen, indem du den Kupferdraht der ersten Zitrone um den Nagel der zweiten wickelst. Der Kupferdraht in der zweiten Zitrone muss lang genug sein, dass du sein Ende neben den Nagel in der ersten Zitrone halten kannst.
Berühre nun mit einem "Bein" der Leuchtdiode den Nagel und mit dem anderen den Kupferdraht (Draht und Nagel dürfen sich aber nicht direkt berühren, sonst gibt es einen Kurzschluss). Wenn du die Diode richtigherum eingesetzt hast, fängt sie an zu leuchten.
Meine LED leuchtet nicht!
Es kann tatsächlich etwas knifflig sein, die Diode zum Leuchten zu bringen. Versuche es einmal mit den folgenden Massnahmen:
Die LED andersherum einsetzen. Das „lange Bein“ der LED (auf der Seite, wo das Lämpchen nicht abgeflacht ist) gehört an den Pluspol der Batterie, also an den Kupferdraht.
Unbedingt eine rote LED verwenden. Die Spannung der Zitronenbatterie ist nämlich sehr schwach, und rote LEDs benötigen weniger Spannung als beispielsweise grüne.
Mehrere Zitronen (oder Kartoffeln) hintereinander schalten. Du kannst auch deine beiden Zitronen in Stücke schneiden und sie mit entsprechend mehr Nägeln und Drahtstücken verbinden. So schaltest du mehrere schwache Batterien in Serie, erhältst eine höhere Spannung und es fliesst mehr Strom. Mehr Strom lässt die LED heller leuchten (dies gilt bei solch niedrigen Spannungen von 1.5–2.5 Volt; bei einem Strom von mehr als 20 mA geht die LED kaputt).
Ausserdem hilft: Den Raum etwas abdunkeln oder die Hand um die LED halten und direkt von vorne hineinschauen.
Übrigens: Anstelle von Zitronen kannst du auch andere Früchte und Gemüse für die Batterie verwenden, zum Beispiel Kartoffeln!
Was dahinter steckt:
Wie bei einer gängigen Batterie wird bei unserer Zitronenbatterie 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?
Zitronensäure 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 eine Leuchtdiode klemmt, wandern die Elektronen vom Nagel durch die Diode zum Kupferdraht und bringen dabei die Diode zum Leuchten.
Dieser Strom fliesst nur, wenn der gesamte Kreislauf geschlossen ist, und dazu dient der Elektrolyt. Für jedes Elektron, das durch die Leuchtdiode fliesst, wird ein Elektron vom Kupferdraht an die Zitronensäure abgegeben, wo es mit den positiv geladenen Säureteilchen zu Wasser und Wasserstoff reagiert. Deshalb leuchtet die Diode nur, wenn sowohl Nagel als auch Kupferdraht in der Zitrone stecken.
Der Erfinder John Frederic Daniell hat eine ähnliche Versuchsanordnung bereits 1836 entdeckt. Er verwendete bei seinen Versuchen auch Zink und Kupfer, allerdings keine Zitrone, sondern stattdessen Lösungen mit Zink- und Kupfersalzen.
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