Ved å finne seg selv på en øde øy, kunne moderne Robinson unne seg gleden av å bruke en spiller, smarttelefon eller lommelykt, forutsatt at han kunne hente ut strøm fra kokosnøtter og bananer.
Sikkert mange av fysikkursene husker eller har hørt at fra vanlige poteter, og ikke bare fra dem, kan du få litt strøm.
Hva er nødvendig for dette, og er det mulig på denne måten å tenne på en lommelykt med lite strøm, en LED-klokke drevet av runde batterier på 1-2 Volt, eller få en radiomottaker til å fungere?
Og ja og nei, la oss se nærmere på.
For å forstå at spenningen fra en potet ikke er en fiksjon, men en veldig ekte ting, er det nok å stikke skarpe sonder fra en multimeter inn i en enkelt potet, og du vil umiddelbart se flere millivolt på skjermen.
Hvis du kompliserer strukturen litt, for eksempel setter du inn en kobberelektrode eller en bronsemynt i knollen på den ene siden, og noe aluminium eller galvanisert på den andre siden, vil spenningsnivået øke betydelig.
Potetsaft inneholder oppløste salter og syrer, som egentlig er en naturlig elektrolytt.
Salgsfremmende video:
Forresten, sitroner, appelsiner, epler kan brukes med like suksess. Dermed kan alle disse produktene mate ikke bare mennesker, men også elektriske apparater.
Inne i slike frukter og grønnsaker, på grunn av oksidasjon, vil elektroner slippe ut fra den nedsenkede anoden (galvanisert kontakt). Og de vil bli tiltrukket av en annen kontakt - kobber. Imidlertid må du ikke forveksle, strøm produseres ikke direkte fra poteter her. Den er godt produsert nettopp på grunn av de kjemiske prosessene mellom de tre elementene:
- sink
- kobber
- syre
Og det er sinkkontakten som fungerer som forbruksvare her. Alle elektronene strømmer bort fra den. Under visse forhold kan til og med jordjord gi strøm. Hovedbetingelsen er surheten.
Jordbatteri
Jordens økte surhet er et problem for agronomer, men en glede for elektriske ingeniører. Innholdet av hydrogen og aluminiumioner i jorden lar deg bokstavelig talt stikke to pinner (som vanlig sink og kobber) i gryten og få strøm. Vårt resultat er 0,2 V. For å forbedre resultatet, bør jorda vannes.
Det er viktig å forstå at det ikke genereres strøm fra sitron eller poteter. Dette er overhode ikke energien fra kjemiske bindinger i organiske molekyler, som blir absorbert av kroppen vår som et resultat av matforbruk. Elektrisitet genereres av kjemiske reaksjoner som involverer sink, kobber og syre, og i batteriet vårt er det spikeren som fungerer som forbruksvare.
Sett sammen et batteri fra poteter
Så her er hva du trenger for å sette sammen et mer eller mindre kapasitivt batteri:
Poteter, flere biter, siden en vil være til liten nytte.
Kobber, helst enkeltkjernetråder, jo større tverrsnitt, jo bedre.
Galvaniserte og kobberspiker eller skruer (bare wire kan brukes).
Negler vil spille en viktig rolle i å generere strøm til lommelykten, galvaniserte negler er en negativ kontakt (anode), kobberbelagte negler er et pluss (katode).
Hvis du bruker enkle negler i stedet for galvaniserte, vil du miste opptil 40-50% i spenning. Men som et alternativ, vil det fortsatt fungere.
Det samme gjelder bruk av aluminiumstråd i stedet for spiker. Samtidig spiller en økning i avstanden mellom elektrodene i en potet ingen spesiell rolle.
Ta kobberledninger (monokjerne) med et tverrsnitt på 1,5-2,5 mm2, 10-15 cm langt. Strip dem fra isolasjon og bind dem til en nellik.
Det er selvfølgelig best å lodde, da vil spenningstapet være mye mindre.
Den ene kobberspikeren på den ene siden av ledningen og galvanisert på den andre.
Deretter legger du ut potetene og stikker negler konsekvent i dem. I dette tilfellet er forskjellige negler festet i hver knoll, fra forskjellige par ledninger. Det vil si at du skal ha en sinkkontakt og en kobberkontakt i hver potet.
Ulike knoller er koblet til hverandre, bare gjennom spiker laget av forskjellige materialer - kobber + sink - kobber + sink, etc.
Spenningsmålinger
La oss si at du har tre poteter, og at du koblet dem sammen som beskrevet ovenfor. For å finne ut hva spenningen er, bruk en multimeter.
Bytt den til DC spenningsmålsmodus og koble måleprobene til lederne til ekstreme poteter, dvs. til den første positive kontakten (kobber) og den endelige negative kontakten (sink).
Selv tre mellomstore poteter kan produsere nesten 1,5 volt.
Hvis du imidlertid reduserer alle overgangsmotstander til det maksimale, og for dette:
- bruk ikke en spiker som kobberelektrode, men selve ledningen som kretsen er satt sammen med
- bruk lodding i kontakter
da er det bare 4 poteter som er i stand til å produsere opptil 12 volt!
Hvis den billige lommelykten drives av tre AA-batterier, trenger du omtrent 5 volt for å lyse. Det vil si at når du bruker vanlige ledninger, trenger du minst tre ganger mer poteter.
For dette er det forresten ikke nødvendig å se etter ytterligere knoller, det er nok å kutte de eksisterende i flere deler med en kniv. Gjør deretter samme prosedyre med ledninger og stender.
Sett inn en galvanisert og en kobbertapp i hver avskårne knoll. Som et resultat er det fullt mulig å få en konstant spenning på mer enn 5,5V.
Er det teoretisk mulig å få 5 volt fra en enkelt potet og samtidig sikre at hele enheten ikke er større enn et fingerbatteri i størrelse? Det er mulig og veldig enkelt.
Klipp av små biter av kjernen fra potetene, og legg dem mellom flate elektroder, for eksempel mynter av forskjellige metaller (bronse, sink, aluminium).
Til slutt bør du ende opp med noe som en sandwich. Til og med ett stykke av en slik montering er i stand til å gi opptil 0,5V!
Og hvis du samler flere av dem sammen, vil du lett oppnå den nødvendige verdien opp til 5V ved utgangen.
Nåværende styrke
Det ser ut til at alt, målet er oppnådd, og det gjenstår bare å finne en måte å koble ledningene til strømkontaktene til lommelykten eller LED-lampene.
Når du har gjort denne prosedyren og har satt sammen en ikke svak konstruksjon av flere kort, vil du imidlertid bli veldig skuffet over det endelige resultatet.
Laveffekt-lysdioder vil selvfølgelig gløde, tross alt mottok du fremdeles spenning. Imidlertid vil lysstyrken på gløden bli katastrofalt svak. Hvorfor skjer dette?
For dessverre gir en slik galvanisk celle en ubetydelig strøm. Den vil være så liten at ikke engang alle multimeter kan måle den.
Noen vil tro, siden det ikke er nok strøm, må du legge til flere poteter, og alt ordner seg.
Selvfølgelig vil en betydelig økning i knoller øke arbeidsspenningen.
Når flere titalls og hundrevis av poteter er koblet i serie, vil spenningen øke, men det viktigste vil ikke være - tilstrekkelig kapasitet til å øke strømstyrken.
Og alt dette designet vil ikke være rasjonelt egnet.
Den praktiske måten med kokte poteter
Men fortsatt, er det en enkel måte å øke kraften til et slikt batteri og redusere størrelsen? Ja det er.
Hvis du for eksempel ikke bruker rå, men kokte poteter, øker kraften til en slik strømkilde flere ganger!
Bruk et gammelt C (R14) eller D (R20) batteri for en praktisk kompakt design.
Fjern alt innholdet inne (selvfølgelig med unntak av grafittstangen).
I stedet for å fylle, fyll hele plassen med kokte poteter.
Sett deretter sammen batteriet i omvendt rekkefølge.
Sinkdelen av den gamle batterikassen spiller her en vesentlig rolle.
Det totale arealet av innerveggene er mye større enn bare fastnellede nelliker i råpoteter.
Derav den høye effekten og effektiviteten.
En slik strømforsyning vil lett kunne levere nesten 1,5 volt, som et lite AA-batteri.
Men det viktigste for oss er ikke volt, men milliamp. Så en slik "kokt" oppgradering er i stand til å gi en strøm på opptil 80mA.
Disse batteriene kan drive en mottaker eller en elektronisk LED-klokke.
Dessuten vil hele enheten fungere ikke i sekunder, men i flere minutter (opptil ti). Flere batterier og poteter, mer batterilevetid.
Sitronbatteri
Eddikbatteri. Et isbitbrett kan hjelpe deg å designe et batteri med flere celler med eddik som elektrolytten. Bruk galvaniserte skruer og kobbertråd som elektroder. Etter å ha fylt batteriet med eddik og koblet en LED-lampe til det, kan du prøve å gradvis fylle opp og røre bordsalt i cellene: glødens lysstyrke vil vokse foran øynene våre.
Saftige frukter, unge poteter og annen mat kan tjene som mat ikke bare for mennesker, men også for elektriske apparater. For å få strøm fra dem trenger du en galvanisert spiker eller skrue (det vil si nesten hvilken som helst spiker eller skrue) og et stykke kobbertråd. For å registrere tilstedeværelsen av elektrisitet vil et husholdningsmultimeter komme til nytte, og en LED-lampe eller til og med en vifte drevet av batterier vil bidra til å tydeligere suksess.
Mos sitronen i hendene for å bryte ned de indre skilleveggene, men ikke skader skorpen. Sett inn spikeren (skruen) og kobbertråden slik at elektrodene er så nær hverandre som mulig, men ikke berører dem. Jo nærmere elektrodene er, desto mindre sannsynlig er det at de blir separert med en skillevegg inne i frukten. Jo bedre ionebytte mellom elektrodene inne i batteriet er, jo større er effekten.
Essensen i eksperimentet var å plassere kobber- og sinkelektrodene i et surt miljø, det være seg en sitron eller et eddikbad. Spikeren vil fungere som en negativ elektrode, eller anode. Kobbertråden er betegnet som en positiv elektrode, eller katode.
I et surt miljø oppstår en oksidasjonsreaksjon på anodeoverflaten, hvor frie elektroner frigjøres. Hvert sinkatom etterlater seg to elektroner. Kobber er et sterkt oksidasjonsmiddel, og det kan tiltrekke seg elektroner som frigjøres av sink. Hvis du lukker en elektrisk krets (kobler en lyspære eller en multimeter til et improvisert batteri), vil det strømme elektroner fra anoden til katoden gjennom den, det vil si at det vil komme strøm i kretsen.
