FUNCIONAMIENTO DE UNA CALCULADORA ALIMENTADA CON UNA SERIE DE CELDAS CONSTRUIDAS CON ELEMENTOS CASEROS Graciela Escobar Escuela Técnica N° 33 “Fundición Maestranza del Plumerillo”

La finalidad de esta experiencia es lograr el funcionamiento de una calculadora mediante una serie de celdas caseras. Para ello construimos dos dispositivos que tienen tres celdas caseras conectadas en serie, generando una tensión eléctrica de aproximadamente 1,5 V, equivalente a una pila de linterna de mano.

Introducción

Volta (1745-1827) fue un físico italiano que investigó uno de los fenómenos más famosos en su época: la electricidad. Construyó la primera pila a partir de discos de cinc, de plata y de cartón humedecido con una solución acuosa de sal. Formó con todos los discos una pila, colocando cinc-cartón-plata-cartón en un total de veinte conjuntos>1@, como indica la figura 1. Cuando unía los extremos de la "pila" mediante un hilo conductor, cerrando el circuito, obtenía una corriente eléctrica. En los 200 años que han transcurrido desde entonces se han construido muchos modelos de pilas, pero todas ellas se basan en el mismo principio que la pila de Volta.>2@ El objetivo de esta experiencia es generar un potencial eléctrico que sea fácilmente reproducible en el aula y mostrar fuentes de energía no perjudiciales para el ser humano. >3@

Figura 1:La pila de Volta

Materiales del dispositivo I

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Una calculadora de bolsillo sin la pila. Tres recipientes con tapa. Una botella de vinagre. Tres varillas de aluminio Tres varillas de cobre. Cables eléctricos. Ocho cocodrilos (no son imprescindibles)

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Agujerear las tapas de cada recipiente e introducir la varilla de aluminio y la de cobre de forma tal que no se toquen. Debe tenerse cuidado de que las varillas de cobre se encuentre bien limpias. Para limpiarla pueden frotarse con un papel de lija. >4@

Construcción del dispositivo experimental I

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Poner dentro de cada recipiente vinagre, cuidando que exista una superficie de contacto con el aluminio y con el cobre.

Conectar mediante un cable eléctrico la varilla de aluminio, del primer recipiente, con la de cobre correspondiente a la segunda celda. Conectar, del mismo modo, las varillas del segundo y tercer recipiente, dejando libre la varilla de cobre del primer recipiente y la barra de aluminio del último recipiente de manera que se efectúe una conexión en serie. En cada terminal de los cables agregar un cocodrilo, para mejorar la conexión

Antes de la conexión final medir la diferencia de potencial entre la primera pila y la última, que sea aproximadamente igual a 1,5 V. Conectar mediante cables y cocodrilos las terminales de la calculadora con los metales que aún no han sido conectados

Foto de una celda

Cobre

Aluminio

vinagre

Foto del dispositivo experimental I en funcionamiento

Materiales para el dispositivo experimental II x x x x x x

Calculadora de bolsillo sin pila. Tres mitades de limones. Cables eléctricos. Tres clavos de hierro Tres clavos de cobre Ocho cocodrilos (no son imprescindibles)

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En cada mitad del limón (celda) introducir el clavo de hierro y el clavo de cobre de manera que no se toquen.

Construcción del dispositivo experimental II

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Conectar los cables el clavo de hierro de la primera celda con el clavo de cobre correspondiente a la segunda celda. Conectar, del mismo modo, los clavos del segundo y tercera celda, dejando libre el clavo de cobre de la primera celda y el clavo de hierro de la última celda de manera que se efectúe una conexión en serie. En cada terminal de los cables agregar un cocodrilo, para mejorar la conexión

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Antes de la conexión final medir la diferencia de potencial entre la primera celda y la última, que sea aproximadamente igual a 1,5V. Conectar mediante cables y cocodrilos las terminales de la calculadora con los metales que aún no han sido conectados

Discusión

Cada celda es un dispositivo convertidor de energía, ya que permite obtener una corriente eléctrica a partir de una reacción química. Las tres celdas conectadas en serie generan un voltaje de 1,5 V (se suman los potenciales). Los electrodos son: en el primer dispositivo, cobre-aluminio, y en el segundo, cobrehierro. El electrolito (una sustancia que conduce la corriente eléctrica) es el vinagre en primer caso y el limón en el segundo. Para construir cada celda tienes que introducir los electrodos en el interior del electrolito En ambos dispositivos los electrodos han sido conectados mediante un cable eléctrico. Un electrodo de la primera celda y un electrodo de la última celda han sido conectados a la calculadora La calculadora de bolsillo es un dispositivo receptor, pues es capaz de consumir energía. La potencia eléctrica es la rapidez con que la calculadora consuma energía eléctrica en un circuito cerrado.>5@ La potencia eléctrica es igual al producto de la corriente por el voltaje.>6@

Dicha calculadora necesita una potencia de 2. 10-5 W para funcionar y un voltaje de 1,5 V. Por lo tanto, en el circuito circulará una corriente igual a 1,3. 10-5 A.>7@ Estos dispositivos proporcionan una intensidad de corriente muy baja, debido a que tiene una alta resistencia interna Diagrama gráfico de la celda del dispositivo I

Electrodo

Electrodo

Electrolito

Diagrama esquemático de los dos dispositivos +

- + -

+ -

V = 1,5V

I = 1,3. 10 A. -5

Calculadora

Conclusiones

Encontramos fuentes de energía no tóxicas, basadas en el principio de la pila de Volta. Generamos un potencial con medios al alcance de una persona común, logrando el funcionamiento de una calculadora de bolsillo. Estas experiencias sencillas dan lugar a que alumnos y docentes continúen con el interesante e interminable camino que es la ciencia al servicio del hombre. Agradecimientos

Agradecemos a la Fundación Antorchas y a la Universidad Favaloro por permitirnos realizar esta experiencia.

Referencias

>1@ Alejandro Bosack, Maximiliano Lantz, Cristina López y Pablo Negroti, Física-Química, Editorial Puerto de Palos, pág. 214. >2@ http//centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Cie-Hist/Volta/Volta.htm >3@ http//www.xtec.es/centres/a8013111/alumnes/Gabinet/pilavolta.html >4@ http//centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Práctica/PR-11/PR-11.htm >5@ Liliana Reynoso, Física, Editorial Plus Ultra, pág. 217. >6@ P. Hewitt, Conceptos de Física, Noriega Editores. >7@ http//www.infen.org/lecciones/electrodinamica/eldinami45.htm