Kedysi sa na púštnom ostrove mohol moderný Robinson tešiť z radosti z používania prehrávača, smartfónu alebo vreckovej baterky za predpokladu, že by mohol extrahovať elektrinu z kokosových orechov a banánov.
Určite si mnohí z kurzu fyziky pamätajú alebo už počuli, že z obyčajných zemiakov, a nielen od nich, môžete získať nejakú elektrinu.
Čo je na to potrebné a je možné týmto spôsobom zapáliť nízkoenergetickú baterku, LED hodiny napájané batériami s napätím 1 až 2 volty alebo zabezpečiť fungovanie rádiového prijímača?
A áno a nie, pozrime sa bližšie.
Aby sme pochopili, že napätie zo zemiakov nie je fikciou, ale veľmi skutočnou vecou, stačí nalepiť ostré sondy z multimetra na jeden zemiak a na obrazovke okamžite uvidíte niekoľko milivoltov.
Ak napríklad trochu skomplikujete návrh, do hľuzy na jednej strane vložte medenú elektródu alebo bronzovú mincu a na druhej strane niečo hliníkové alebo pozinkované, potom sa úroveň napätia výrazne zvýši.
Zemiaková šťava obsahuje rozpustené soli a kyseliny, ktoré sú v podstate prírodným elektrolytom.
Propagačné video:
Mimochodom, citróny, pomaranče, jablká môžu byť použité s rovnakým úspechom. Všetky tieto výrobky môžu teda kŕmiť nielen ľudí, ale aj elektrické spotrebiče.
V takýchto plodoch a zelenine v dôsledku oxidácie elektróny unikajú z ponorenej anódy (galvanizovaný kontakt). A priťahujú ich ďalší kontakt - meď. Nenechajte sa však zamieňať, elektrina sa tu nevyrába priamo zo zemiakov. Vyrába sa presne vďaka chemickým procesom medzi tromi prvkami:
- zinok
- meď
- kyselina
Ako spotrebný materiál tu slúži zinkový kontakt. Všetky elektróny z neho prúdia. Za určitých podmienok môže elektrina poskytovať aj hlinená zemina. Hlavnou podmienkou je jej kyslosť.
Uzemnená batéria
Zvýšená kyslosť pôdy je problémom pre agronómov, ale radosťou pre elektrotechnikov. Obsah iónov vodíka a hliníka v zemi vám umožňuje doslova nalepiť do hrnca dve tyčinky (ako obvykle, zinok a meď) a získať elektrinu. Náš výsledok je 0,2 V. Na zlepšenie výsledku by sa pôda mala napojiť.
Je dôležité pochopiť, že elektrina sa nevyrába z citróna alebo zemiakov. Nejde vôbec o energiu chemických väzieb v organických molekulách, ktoré sa v dôsledku konzumácie potravín absorbujú v našom tele. Elektrina sa vyrába chemickými reakciami zahŕňajúcimi zinok, meď a kyselinu a v našej batérii slúži ako spotrebný klinec.
Zostavenie batérie zo zemiakov
Preto je potrebné zostaviť viac alebo menej kapacitnú batériu:
Zemiaky, niekoľko kusov, pretože jeden bude málo užitočný.
Meď, prednostne jednožilové drôty, čím väčší je prierez, tým lepšie.
Pozinkované a medené klince alebo skrutky (možno použiť iba drôt).
Nechty budú hrať hlavnú úlohu pri výrobe elektriny pre baterku, galvanizované klince sú negatívnym kontaktom (anóda), medené nechty sú plusom (katóda).
Ak namiesto galvanizovaných použijete jednoduché klince, stratíte pri napätí až 40 - 50%. Ale ako možnosť, bude to stále fungovať.
To isté platí pre použitie hliníkového drôtu namiesto klincov. Zároveň zväčšenie vzdialenosti medzi elektródami v jednom zemiaku nehrá osobitnú úlohu.
Použite medené drôty (jednojadrové jadro) s prierezom 1,5 - 2,5 mm2, s dĺžkou 10 - 15 cm. Odstráňte ich z izolácie a priviazajte ich k klinčeku.
Najlepšie je spájkovanie, potom bude strata napätia oveľa menšia.
Jeden medený klinček na jednej strane drôtu a pozinkovaný na druhej strane.
Potom rozložte zemiaky a dôsledne do nich nalepte nechty. V tomto prípade sa do každej hľuzy prilepia rôzne klince z rôznych párov drôtov. To znamená, že v každom zemiaku by ste mali mať jeden zinkový kontakt a jeden medený kontakt.
Rôzne hľuzy sú navzájom spojené iba klincami vyrobenými z rôznych materiálov - meď + zinok - meď + zinok atď.
Meranie napätia
Povedzme, že máte tri zemiaky a spojili ste ich podľa vyššie uvedeného popisu. Ak chcete zistiť, aké napätie je, použite multimeter.
Prepnite ho do režimu merania jednosmerného napätia a pripojte meracie sondy k vodičom extrémnych zemiakov, t. na počiatočný pozitívny kontakt (meď) a konečný negatívny kontakt (zinok).
Aj tri stredne veľké zemiaky dokážu vyrobiť takmer 1,5 voltu.
Ak však zredukujte všetky prechodové odpory na maximum a na tento účel:
- nepoužívajte klinček ako medenú elektródu, ale samotný drôt, s ktorým je obvod zostavený
- použiť spájkovanie v kontaktoch
potom iba 4 zemiaky sú schopné produkovať až 12 voltov!
Ak je vaša lacná baterka napájaná tromi batériami AA, na úspešné žiarenie budete potrebovať približne 5 voltov. To znamená, že pri použití bežných drôtov potrebujete najmenej trikrát viac zemiakov.
Na to, mimochodom, nie je potrebné hľadať ďalšie hľuzy, stačí strihať existujúce hľuzy na niekoľko častí. Potom urobte rovnaký postup s drôtmi a klincami.
Do každej reznej hľuzy vložte jeden pozinkovaný a jeden medený čap. Výsledkom je, že je možné dosiahnuť konštantné napätie vyššie ako 5,5 V.
Je teoreticky možné získať 5 voltov z jedného zemiaka a súčasne zabezpečiť, aby celá zostava nebola väčšia ako veľkosť prstovej batérie? Je to možné a veľmi ľahké.
Odrežte malé kúsky jadra od zemiakov a vložte ich medzi ploché elektródy, napríklad mince rôznych kovov (bronz, zinok, hliník).
Nakoniec by ste mali skončiť s niečím ako sendvičom. Aj jeden kus takejto zostavy je schopný dodávať až 0,5V!
A ak ich zhromaždíte niekoľko, potom sa na výstupe dá ľahko získať požadovaná hodnota až 5V.
Aktuálna sila
Zdalo by sa, že všetko, cieľ bol dosiahnutý a zostáva len nájsť spôsob, ako zapojiť vedenie k napájacím kontaktom baterky alebo LED.
Po vykonaní tohto postupu a po zostavení nie slabej konštrukcie niekoľkých kariet budete s konečným výsledkom veľmi sklamaní.
Nízkonapäťové LED samozrejme samozrejme budú svietiť, stále ste dostali napätie. Úroveň jasu ich žiara však bude katastroficky matná. Prečo sa to deje?
Pretože, nanešťastie, takáto galvanická bunka dáva zanedbateľný prúd. Bude taká malá, že ju nedokážu zmerať ani všetky multimetre.
Niekto si bude myslieť, pretože nie je dostatok prúdu, musíte pridať viac zemiakov a všetko bude fungovať.
Významné zvýšenie hľúz samozrejme zvýši pracovné napätie.
Ak sú do série zapojené desiatky a stovky zemiakov, napätie sa zvýši, ale najdôležitejšou vecou nebude - dostatočná kapacita na zvýšenie súčasnej sily.
A celý tento návrh nebude racionálne vhodný.
Praktický spôsob varenia zemiakov
Existuje však aj tak jednoduchý spôsob, ako zvýšiť takúto batériu a zmenšiť jej veľkosť? Áno, existuje.
Napríklad, ak na tento účel nepoužívate surové, ale varené zemiaky, potom sa výkon tohto zdroja elektriny niekoľkokrát zvyšuje!
Na pohodlnú kompaktnú konštrukciu použite starú batériu typu C (R14) alebo D (R20).
Odstráňte všetok obsah vo vnútri (samozrejme s výnimkou grafitovej tyčinky).
Namiesto toho vyplňte celý priestor varenými zemiakmi.
Potom zostavte batériu v opačnom poradí.
Zásadnú úlohu tu zohráva zinková časť starého puzdra na batérie.
Celková plocha vnútorných stien je omnoho väčšia ako len prilepené karafiáty na surové zemiaky.
Preto vysoký výkon a účinnosť.
Jeden taký zdroj napájania by ľahko dodával takmer 1,5 voltu, rovnako ako malá batéria typu AA.
Najdôležitejšou vecou pre nás však nie sú volty, ale miliampéry. Takáto „varená“aktualizácia je tak schopná poskytnúť prúd až do 80 mA.
Tieto batérie môžu napájať prijímač alebo elektronické hodiny LED.
Navyše celá zostava nebude fungovať niekoľko sekúnd, ale niekoľko minút (až desať). Viac batérií a zemiakov, dlhšia výdrž batérie.
Citrónová batéria
Acetická batéria. Podnos na kocky ľadu vám môže pomôcť navrhnúť viacčlánkovú batériu s octom ako elektrolytom. Ako elektródy používajte pozinkované skrutky a medené drôty. Po naplnení batérie octom a pripojení k nej LED žiarovky, skúste postupne plniť a miešať stolovú soľ v bunkách: pred našimi očami bude rásť žiara.
Šťavnaté ovocie, mladé zemiaky a iné potraviny môžu slúžiť ako jedlo nielen pre ľudí, ale aj pre elektrické spotrebiče. Na získanie elektriny z nich potrebujete pozinkovaný klinec alebo skrutku (to znamená takmer akýkoľvek klinček alebo skrutku) a kus medeného drôtu. Na zaznamenanie prítomnosti elektrickej energie potrebujeme domáci multimeter a LED lampa alebo dokonca ventilátor napájaný z batérií pomôže jasnejšie preukázať úspech.
Rozdrvte citrón vo svojich rukách, aby ste rozbili vnútorné oddiely, ale nepoškodte kožu. Vložte klinec (skrutku) a medený drôt tak, aby boli elektródy čo najbližšie k sebe, ale nedotýkali sa. Čím bližšie sú elektródy, tým je menej pravdepodobné, že budú oddelené priečkou vo vnútri ovocia. Čím lepšie je výmena iónov medzi elektródami vnútri batérie, tým väčšia je jej sila.
Podstatou experimentu bolo umiestnenie medených a zinkových elektród do kyslého prostredia, či už ide o citrón alebo ocotový kúpeľ. Klinec bude slúžiť ako záporná elektróda alebo anóda. Medený drôt je označený ako kladná elektróda alebo katóda.
V kyslom prostredí dochádza na povrchu anódy k oxidačnej reakcii, počas ktorej sa uvoľňujú voľné elektróny. Každý atóm zinku zanecháva dva elektróny. Meď je silné oxidačné činidlo a môže priťahovať elektróny uvoľňované zinkom. Ak zavriete elektrický obvod (pripojte žiarovku alebo multimeter k improvizovanej batérii), elektróny budú prúdiť z anódy do katódy, tj cez ňu sa objaví elektrina.