Озовавайки се на пустинен остров, съвременният Робинсън може да се отдаде на удоволствието от използването на плейър, смартфон или джобно фенерче, при условие че може да извлича електричество от кокосови орехи и банани.
Със сигурност много от курса по физика си спомнят или са чували, че от обикновените картофи, а не само от тях, можете да получите малко електричество.
Какво е необходимо за това и възможно ли е по този начин да запалите фенерче с ниска мощност, LED часовник, захранван от кръгли батерии от 1-2 волта, или да накарате радиоприемник да работи?
И да и не, нека да разгледаме по-отблизо.
За да разберете, че напрежението от картоф не е измислица, а съвсем истинско нещо, достатъчно е да залепите остри сонди от мултицет в един единствен картоф и веднага ще видите няколко миливолта на екрана.
Ако малко усложните дизайна, например, вкарайте меден електрод или бронзова монета в грудката от едната страна, а от другата страна нещо алуминиево или поцинковано, тогава нивото на напрежението ще се увеличи значително.
Картофеният сок съдържа разтворени соли и киселини, които по същество са естествен електролит.
Промоционално видео:
Между другото, лимони, портокали, ябълки могат да се използват с равен успех. По този начин всички тези продукти могат да хранят не само хора, но и електрически уреди.
Вътре в такива плодове и зеленчуци, поради окисляване, електроните ще излязат от потопения анод (поцинкован контакт). И ще бъдат привлечени от друг контакт - мед. Въпреки това, не се бъркайте, електричеството не се генерира директно от картофите тук. Добре се произвежда именно благодарение на химичните процеси между трите елемента:
- цинк
- мед
- киселина
И именно контактът с цинк служи като консуматив тук. Всички електрони оттичат от него. При определени условия дори земната почва може да осигури електричество. Основното условие е неговата киселинност.
Земна батерия
Повишената киселинност на почвата е проблем за агрономите, но радост за електротехниците. Съдържанието на водородни и алуминиеви йони в земята ви позволява буквално да залепите две пръчки (както обикновено, цинк и мед) в саксията и да получите електричество. Резултатът ни е 0,2 V. За да подобрите резултата, почвата трябва да се полива.
Важно е да се разбере, че електричеството не се генерира от лимон или картофи. Това изобщо не е енергията на химичните връзки в органичните молекули, която се абсорбира от тялото ни в резултат на консумацията на храна. Електричеството се генерира от химични реакции, включващи цинк, мед и киселина, а в нашата батерия именно нокътът служи като консуматив.
Сглобяване на батерия от картофи
И така, ето какво трябва да сглобите повече или по-малко капацитивна батерия:
Картофи, няколко парчета, тъй като едното ще бъде малко полезно.
Медни, за предпочитане едножилни проводници, колкото по-голямо е напречното сечение, толкова по-добре.
Поцинковани и медни гвоздеи или винтове (може да се използва само тел).
Ноктите ще играят главната роля в генерирането на електричество за фенерчето, поцинкованите нокти са отрицателен контакт (анод), ноктите с меко покритие са плюс (катод).
Ако използвате прости нокти вместо поцинковани, тогава ще загубите до 40-50% в напрежение. Но като опция все пак ще работи.
Същото се отнася и за използването на алуминиева тел вместо за пирони. В същото време увеличението на разстоянието между електродите в един картоф не играе особена роля.
Вземете медни проводници (моноядрени) с напречно сечение 1,5-2,5 мм2, дължина 10-15 см. Облечете ги от изолация и ги завържете с карамфил.
Най-добре е, разбира се, да спойкате, тогава загубата на напрежение ще бъде много по-малка.
Един меден гвоздей от едната страна на жицата и поцинкован от другата.
След това изложете картофите и последователно залепете ноктите в тях. В този случай във всяка грудка се забиват различни нокти, от различни двойки проводници. Тоест, трябва да имате един контакт с цинк и един меден контакт във всеки картоф.
Различните грудки са свързани помежду си, само чрез гвоздеи, изработени от различни материали - мед + цинк - мед + цинк и т.н.
Измервания на напрежението
Да речем, че имате три картофа и сте ги свързали, както е описано по-горе. За да разберете какво е напрежението, използвайте мултицет.
Превключете го в режим на измерване на постояннотоково напрежение и свържете измервателните сонди към проводниците на крайните картофи, т.е. до първоначалния положителен контакт (мед) и крайния отрицателен контакт (цинк).
Дори три средно големи картофи могат да произведат почти 1,5 волта.
Ако обаче намалите всички съпротивления на прехода до максимум и за това:
- не използвайте пирон като меден електрод, а самата жица, с която е сглобена веригата
- използвайте запояване в контакти
тогава само 4 картофа са способни да произвеждат до 12 волта!
Ако евтиният ви фенер се захранва от три батерии тип АА, тогава ще ви трябват около 5 волта, за да светете успешно. Тоест, когато използвате обикновени проводници, се нуждаете от поне три пъти повече картофи.
За това, между другото, не е необходимо да се търсят допълнителни грудки, достатъчно е да нарежете съществуващите на няколко части с нож. След това направете същата процедура с проводници и шипове.
Поставете по едно поцинковано и едно медно шипове във всяка отрязана грудка. В резултат на това е напълно възможно да получите постоянно напрежение над 5,5 V.
Възможно ли е теоретично да се получат 5 волта от един картоф и в същото време да се гарантира, че целият монтаж не е по-голям от батерията на пръста? Възможно е и много лесно.
Отрежете малки парченца от сърцевината от картофите и ги поставете между плоски електроди, например монети от различни метали (бронз, цинк, алуминий).
В крайна сметка трябва да свършите с нещо като сандвич. Дори едно парче от такъв монтаж е в състояние да достави до 0.5V!
И ако съберете няколко от тях заедно, тогава необходимата стойност до 5V лесно ще бъде получена на изхода.
Сила на тока
Изглежда, че всичко, целта е постигната и остава само да намерим начин да свържете окабеляването към силовите контакти на фенерчето или светодиодите.
Въпреки това, след като извършите тази процедура и сглобите не слаба конструкция от няколко карти, ще бъдете много разочаровани от крайния резултат.
Светодиодите с ниска мощност разбира се ще светят, в края на краищата все пак сте получили напрежение. Въпреки това, нивото на яркостта на блясъка им ще бъде катастрофално неясно. Защо се случва това?
Защото, за съжаление, такава галванична клетка дава незначителен ток. Той ще бъде толкова малък, че дори и всички мултиметри не могат да го измерят.
Някой ще си помисли, тъй като няма достатъчно ток, трябва да добавите още картофи и всичко ще се получи.
Разбира се, значително увеличение на грудките ще увеличи работното напрежение.
Когато десетки и стотици картофи се свържат последователно, напрежението ще се увеличи, но най-важното няма да бъде - достатъчен капацитет за увеличаване на силата на тока.
И целият този дизайн няма да бъде рационално подходящ.
Практичният начин с варени картофи
Но все пак, има ли прост начин да увеличите мощността на такава батерия и да намалите нейния размер? Да, има.
Например, ако за тази цел използвате не сурови, а варени картофи, тогава мощността на такъв източник на електроенергия се увеличава няколко пъти!
Използвайте стара C (R14) или D (R20) батерия за удобен компактен дизайн.
Извадете цялото съдържание вътре (разбира се, с изключение на графитния прът).
Вместо пълнеж, напълнете цялото пространство с варени картофи.
След това сглобете батерията в обратен ред.
Тук цинковата част на стария корпус на батерията играе съществена роля.
Общата площ на вътрешните стени е много по-голяма от просто залепени карамфили в сурови картофи.
Оттук и високата мощност и ефективност.
Едно такова захранване лесно би доставило близо 1,5 волта, както и малка АА батерия.
Но най-важното за нас не са волтите, а милиамперите. Така че, подобен "сварен" ъпгрейд е в състояние да осигури ток до 80mA.
Тези батерии могат да захранват приемник или електронен LED часовник.
Освен това целият монтаж ще работи не за секунди, а за няколко минути (до десет). Повече батерии и картофи, повече живот на батерията.
Лимонена батерия
Оцетна батерия. Тава с кубчета лед може да ви помогне да проектирате многоклетъчна батерия с оцет като електролит. Използвайте поцинковани винтове и медна тел като електроди. След като напълните батерията с оцет и свържете LED лампа към нея, опитайте постепенно да напълвате и разбърквате трапезна сол в клетките: яркостта на сиянието ще расте пред очите ни.
Сочните плодове, младите картофи и други храни могат да служат като храна не само за хората, но и за електрически уреди. За да получите електричество от тях, се нуждаете от поцинкован пирон или винт (тоест почти всеки пирон или винт) и парче медна тел. За да запишете наличието на електричество, битовият мултицет ще ви бъде полезен, а LED лампа или дори вентилатор, захранван от батерии, ще помогнат за по-ясно демонстриране на успеха.
Намачкайте лимона в ръцете си, за да разградите вътрешните прегради, но не повредите кора. Поставете гвоздея (винта) и медната тел, така че електродите да са възможно най-близо един до друг, но да не се допират. Колкото по-близо са електродите, толкова по-малка е вероятността те да бъдат разделени от преграда вътре в плода. От своя страна, колкото по-добър е йонообменът между електродите вътре в акумулатора, толкова по-голяма е неговата мощност.
Същността на експеримента беше да се поставят медните и цинковите електроди в кисела среда, било то вана с лимон или оцет. Нокътят ще служи като отрицателен електрод или анод. Медният проводник е обозначен като положителен електрод или катод.
В кисела среда на повърхността на анода възниква окислителна реакция, по време на която се освобождават свободни електрони. Всеки цинков атом оставя два електрона. Медта е силно окисляващо средство и може да привлече електрони, освободени от цинк. Ако затворите електрическа верига (свържете електрическа крушка или мултицет към импровизирана батерия), електроните ще потекат от анода към катода през нея, тоест в електрическата верига ще се появи електричество.
