Găsindu-se pe o insulă deșertă, Robinson modern ar putea să se bucure de plăcerea de a folosi un player, smartphone sau o lanternă de buzunar, cu condiția să poată extrage electricitate din nuca de cocos și banane.
Cu siguranță, mulți dintre cursurile de fizică își amintesc sau au auzit că din cartofii obișnuiți și nu numai de la ei, puteți obține energie electrică.
Ce este necesar pentru acest lucru și este posibil, în acest fel, să aprinzi o lanternă cu putere redusă, un ceas LED alimentat de baterii rotunde de 1-2 Volți sau să faci un receptor radio să funcționeze?
Și da și nu, să aruncăm o privire mai atentă.
Pentru a înțelege că tensiunea dintr-un cartof nu este o ficțiune, ci un lucru foarte real, este suficient să lipiți sonde ascuțite dintr-un multimetru într-un singur cartof și veți vedea imediat mai multe millivolte pe ecran.
Dacă complicați puțin designul, de exemplu, introduceți un tub de cupru sau o monedă de bronz în tubercul pe o parte și ceva din aluminiu sau galvanizat pe cealaltă parte, atunci nivelul tensiunii va crește semnificativ.
Sucul de cartofi conține săruri și acizi dizolvați, care sunt în esență un electrolit natural.
Video promotional:
Apropo, lămâi, portocale, mere pot fi folosite cu succes egal. Astfel, toate aceste produse pot hrăni nu numai oameni, ci și aparate electrice.
În astfel de fructe și legume, datorită oxidării, electronii vor scăpa de anodul scufundat (contact galvanizat). Și vor fi atrași de un alt contact - cuprul. Cu toate acestea, nu vă confundați, electricitatea nu este generată direct de cartofi aici. Este bine produs tocmai datorită proceselor chimice dintre cele trei elemente:
- zinc
- cupru
- acid
Și contactul de zinc este cel care servește ca consumabil aici. Toți electronii curg departe de el. În anumite condiții, chiar și pământul de pământ poate furniza energie electrică. Principala condiție este aciditatea sa.
Baterie de pământ
Aciditatea crescută a solului este o problemă pentru agronomi, dar o bucurie pentru inginerii electrici. Conținutul de ioni de hidrogen și aluminiu din pământ vă permite să lipiți literalmente două bețe (ca de obicei, zinc și cupru) în oală și să obțineți electricitate. Rezultatul nostru este 0,2 V. Pentru a îmbunătăți rezultatul, solul trebuie udat.
Este important să înțelegem că energia electrică nu este generată de lămâie sau cartofi. Aceasta nu este deloc energia legăturilor chimice din moleculele organice, care este absorbită de corpul nostru ca urmare a consumului de alimente. Energia electrică este generată de reacții chimice care implică zinc, cupru și acid, iar în bateria noastră este unghia care servește ca consumabil.
Asamblarea unei baterii din cartofi
Deci, iată ce trebuie să asamblați o baterie mai mult sau mai puțin capacitivă:
Cartofi, mai multe bucăți, deoarece unul va fi de mică utilitate.
Cupru, de preferință cu un singur nucleu, cu cât secțiunea transversală este mai mare, cu atât este mai bună.
Cuie sau șuruburi zincate și din cupru (se poate folosi doar sârmă).
Cuiele vor juca un rol major în generarea de electricitate pentru lanterna, unghiile zincate sunt un contact negativ (anodă), unghiile placate cu cupru sunt un plus (catod).
Dacă utilizați cuie simple în loc de galvanizate, atunci veți pierde până la 40-50% în tensiune. Dar ca o opțiune, va funcționa în continuare.
Același lucru este valabil și pentru utilizarea sârmei de aluminiu în loc de cuie. În același timp, o creștere a distanței dintre electrozi într-un cartof nu joacă un rol special.
Luați fire de cupru (mono-miez) cu o secțiune transversală de 1,5-2,5 mm2, lungime de 10-15 cm. Îndepărtați-le de izolare și legați-le de o garoafă.
Cel mai bine este bineînțeles la lipire, atunci pierderea de tensiune va fi mult mai mică.
Un cui de cupru pe o parte a sârmei și galvanizat pe cealaltă.
Apoi, întindeți cartofii și lipiți constant unghiile în ele. În acest caz, unghii diferite sunt lipite în fiecare tubercul, din diferite perechi de fire. Adică trebuie să aveți un contact de zinc și un contact de cupru în fiecare cartof.
Diferite tubercule sunt conectate între ele, numai prin cuie din materiale diferite - cupru + zinc - cupru + zinc etc.
Măsurători de tensiune
Să spunem că aveți trei cartofi și i-ați conectat împreună, așa cum este descris mai sus. Pentru a afla care este tensiunea, folosiți un multimetru.
Treceți-l în modul de măsurare a tensiunii continue și conectați sondele de măsurare la conductoarele cartofilor extreme, adică. la contactul pozitiv inițial (cupru) și la contactul negativ final (zinc).
Chiar și trei cartofi de dimensiuni medii pot produce aproape 1,5 volți.
Dacă, totuși, reduceți toate rezistențele de tranziție la maxim, iar pentru aceasta:
- nu folosiți un cui ca un electrod de cupru, ci chiar firul cu care este asamblat circuitul
- folosiți lipirea în contacte
atunci doar 4 cartofi sunt capabili să producă până la 12 volți!
Dacă lanterna dvs. ieftină este alimentată de trei baterii AA, atunci veți avea nevoie de aproximativ 5 volți pentru a străluci cu succes. Adică, atunci când folosiți fire obișnuite, aveți nevoie de cel puțin de trei ori mai mulți cartofi.
Pentru aceasta, apropo, nu este necesar să căutați tuberculi suplimentari, este suficient să îi tăiați pe cei existenți în mai multe părți cu un cuțit. Apoi, faceți aceeași procedură cu firele și știfturile.
Introduceți câte un știft galvanizat și un cupru în fiecare tubercul tăiat. Drept urmare, este foarte posibil să obțineți o tensiune constantă mai mare de 5.5V.
Este posibil, teoretic, să obțineți 5 volți dintr-un singur cartof și, în același timp, să vă asigurați că întregul ansamblu nu este mai mare decât dimensiunea bateriei de deget? Este posibil și foarte ușor.
Tăiați din cartofi bucăți mici de miez și așezați-le între electrozi plani, de exemplu, monede din diferite metale (bronz, zinc, aluminiu).
Până la urmă, ar trebui să sfârșești cu ceva ca un sandviș. Chiar și o bucată dintr-un astfel de ansamblu este capabilă să livreze până la 0,5V!
Și dacă colectați mai multe dintre ele împreună, atunci valoarea necesară până la 5V va fi ușor obținută la ieșire.
Puterea curentă
S-ar părea că totul, obiectivul a fost atins și rămâne doar să găsești o modalitate de conectare a cablurilor la contactele de alimentare ale lanternei sau LED-urilor.
Cu toate acestea, după ce ați procedat și ați asamblat o construcție nu slabă a mai multor cărți, veți fi foarte dezamăgit de rezultatul final.
LED-urile cu consum redus, bineînțeles, vor străluci, până la urmă, ați primit încă tensiune. Cu toate acestea, nivelul de luminozitate al strălucirii lor va fi catastrofal slab. De ce se întâmplă asta?
Pentru că, din păcate, o astfel de celulă galvanică dă un curent neglijabil. Va fi atât de mic încât nici măcar toți multimetrii nu o pot măsura.
Cineva se va gândi, deoarece nu există suficient curent, trebuie să adăugați mai mulți cartofi și totul va funcționa.
Desigur, o creștere semnificativă a tuberculilor va crește tensiunea de lucru.
Când zeci și sute de cartofi sunt conectați în serie, tensiunea va crește, dar cel mai important lucru nu va fi - capacitatea suficientă pentru a crește puterea curentă.
Și tot acest design nu va fi rațional adecvat.
Modul practic cu cartofi fierti
Dar totuși, există o modalitate simplă de a crește puterea unei astfel de baterii și de a reduce dimensiunea acesteia? Da este.
De exemplu, dacă în acest scop nu folosiți cartofi crude, ci fierti, atunci puterea unei astfel de surse de electricitate crește de mai multe ori!
Utilizați o baterie C (R14) sau D (R20) veche pentru un design compact convenabil.
Scoateți tot conținutul din interior (desigur, cu excepția tijei de grafit).
În loc să umpleți, umpleți întregul spațiu cu cartofi fierti.
Apoi montați bateria în ordine inversă.
Partea de zinc a carcasei bateriei vechi joacă un rol esențial aici.
Suprafața totală a pereților interiori este mult mai mare decât doar garoafe lipite în cartofi crudi.
De aici și puterea ridicată și eficiența.
O astfel de sursă de alimentare ar furniza cu ușurință aproape 1,5 volți, la fel ca o baterie AA mică.
Dar cel mai important lucru pentru noi nu sunt voltii, ci miliamperi. Deci, un astfel de upgrade „fiert” este capabil să ofere un curent de până la 80mA.
Aceste baterii pot alimenta un receptor sau un ceas electronic LED.
Mai mult, întregul ansamblu nu va funcționa doar câteva secunde, ci câteva minute (până la zece). Mai multe baterii și cartofi, mai multă durată de viață a bateriei.
Baterie cu lămâie
Baterie acetică. O tavă cu cuburi de gheață vă poate ajuta să proiectați o baterie cu mai multe celule cu oțet ca electrolit. Folosiți șuruburi galvanizate și sârmă de cupru ca electrozi. După ce umpleți bateria cu oțet și conectați o lampă LED la aceasta, încercați să umpleți treptat și să agitați sare de masă în celule: luminozitatea strălucirii va crește în fața ochilor noștri.
Fructele suculente, cartofii tineri și alte alimente pot servi ca aliment nu numai pentru oameni, ci și pentru aparatele electrice. Pentru a obține energie electrică de la ele, aveți nevoie de un cui sau șurub galvanizat (adică aproape orice cuie sau șurub) și o bucată de sârmă de cupru. Pentru a înregistra prezența energiei electrice, un multimetru de uz casnic va veni la îndemână, iar o lampă LED sau chiar un ventilator alimentat de baterii va ajuta să demonstreze mai clar succesul.
Mash lamaie în mâini pentru a descompune partițiile interne, dar nu deteriora șoriciul. Introduceți unghia (șurubul) și firul de cupru, astfel încât electrozii să fie cât mai aproape unul de altul, dar să nu se atingă. Cu cât sunt mai apropiați electrozii, cu atât sunt mai puțin probabil să fie separați de o partiție în interiorul fructului. La rândul său, cu cât schimbul de ioni între electrozii din baterie este mai bun, cu atât este mai mare puterea acestuia.
Esența experimentului a fost de a plasa electrozii de cupru și zinc într-un mediu acid, fie că este o lămâie sau o baie de oțet. Unghia va servi ca un electrod negativ, sau anod. Firul de cupru este desemnat drept electrod pozitiv sau catod.
Într-un mediu acid, o reacție de oxidare are loc pe suprafața anodului, timp în care sunt eliberați electroni liberi. Fiecare atom de zinc lasă doi electroni. Cuprul este un puternic agent oxidant și poate atrage electroni eliberați de zinc. Dacă închideți un circuit electric (conectați un bec sau un multimetru la o baterie improvizată), electronii vor curge de la anod la catod prin acesta, adică va apărea electricitate în circuit.
