En gång på en öde ö kunde modern Robinson njuta av nöjet med att använda en spelare, smartphone eller ficklampa, förutsatt att han kunde hämta el från kokosnötter och bananer.
Visst har många av fysikkurserna ihåg eller hört att från vanliga potatisar, och inte bara från dem, kan du få lite el.
Vad behövs för detta, och är det möjligt på detta sätt att tända en ficklampa med låg effekt, en LED-klocka som drivs av runda batterier på 1-2 volt, eller få en radiomottagare att fungera?
Och ja och nej, låt oss titta närmare.
För att förstå att spänningen från en potatis inte är en fiktion, utan en väldigt riktig sak, räcker det att fästa skarpa sönder från en multimeter i en enda potatis och du kommer omedelbart att se flera millivolt på skärmen.
Om du komplicerar strukturen lite, till exempel sätter in en kopparelektrod eller ett bronsmynt i knölen på ena sidan, och något aluminium eller galvaniserat på andra sidan, kommer spänningsnivån att öka avsevärt.
Potatisjuice innehåller upplösta salter och syror, som i huvudsak är en naturlig elektrolyt.
Kampanjvideo:
Förresten, citroner, apelsiner, äpplen kan användas med lika framgång. Således kan alla dessa produkter mata inte bara människor, utan också elektriska apparater.
Inuti sådana frukter och grönsaker, på grund av oxidation, kommer elektroner att fly från den nedsänkta anoden (galvaniserad kontakt). Och de kommer att lockas till en annan kontakt - koppar. Men förvirra inte, el produceras inte direkt från potatis här. Det är väl producerat just på grund av de kemiska processerna mellan de tre elementen:
- zink
- koppar
- syra
Och det är zinkontakten som fungerar som förbrukningsvaror här. Alla elektroner flyter bort från den. Under vissa förhållanden kan till och med lantjord ge el. Huvudvillkoret är dess surhet.
Jordbatteri
Jordens ökade surhet är ett problem för agronomer, men en glädje för elektrotekniker. Innehållet av väte och aluminiumjoner i jorden gör att du bokstavligen kan sätta två pinnar (som vanligt zink och koppar) i potten och få el. Vårt resultat är 0,2 V. För att förbättra resultatet bör jorden vattnas.
Det är viktigt att förstå att el inte produceras från citron eller potatis. Detta är inte alls energin från kemiska bindningar i organiska molekyler, som absorberas av vår kropp som ett resultat av livsmedelskonsumtion. Elektricitet genereras av kemiska reaktioner som involverar zink, koppar och syra, och i vårt batteri är det spiken som fungerar som förbrukningsartiklar.
Sätta ihop ett batteri från potatis
Så här är vad du behöver för att sätta ihop ett mer eller mindre kapacitivt batteri:
Potatis, flera bitar, eftersom en kommer att vara till liten nytta.
Koppar, företrädesvis trådar med en kärna, desto större tvärsnitt, desto bättre.
Galvaniserade och kopparspikar eller skruvar (bara tråd kan användas).
Naglar kommer att spela huvudrollen i att generera elektricitet till ficklampan, galvaniserade naglar är en negativ kontakt (anod), kopparpläterade naglar är ett plus (katod).
Om du använder enkla naglar istället för galvaniserade, kommer du att förlora upp till 40-50% i spänning. Men som ett alternativ kommer det fortfarande att fungera.
Detsamma gäller användningen av aluminiumtråd istället för spikar. Samtidigt spelar en ökning av avståndet mellan elektroderna i en potatis inte någon speciell roll.
Ta kopparkablar (monokärna) med ett tvärsnitt på 1,5-2,5 mm2, 10-15 cm långt. Ta bort dem från isolering och knyt dem till en nejlika.
Det är naturligtvis bäst att löda, då blir spänningsförlusten mycket mindre.
En kopparspik på ena sidan av tråden och galvaniserad på den andra.
Därefter lägger du ut potatisen och håller fast naglarna i dem. I detta fall fastnar olika spikar i varje knöl, från olika trådpar. Det vill säga du bör ha en zinkontakt och en kopparkontakt i varje potatis.
Olika knölar är anslutna till varandra, endast genom spikar gjorda av olika material - koppar + zink - koppar + zink, etc.
Spänningsmätningar
Låt oss säga att du har tre potatis, och du kopplade dem ihop enligt beskrivningen ovan. Använd en multimeter för att ta reda på vad spänningen är.
Växla den till DC-spänningsmätningsläge och anslut mätproberna till ledarna för de extrema potatisarna, dvs. till den initiala positiva kontakten (koppar) och den slutliga negativa kontakten (zink).
Till och med tre medelstora potatis kan producera nästan 1,5 volt.
Om emellertid minskar alla övergångsmotstånd till det maximala, och för detta:
- använd inte en spik som kopparelektrod, men själva tråden som kretsen är monterad med
- använd lödning i kontakter
då kan bara 4 potatis producera upp till 12 volt!
Om din billiga ficklampa drivs med tre AA-batterier, behöver du cirka 5 volt för att lysa med framgång. Det vill säga när du använder vanliga ledningar behöver du minst tre gånger fler potatis.
För detta är det förresten inte nödvändigt att leta efter ytterligare knölar, det räcker med att skära de befintliga i flera delar med en kniv. Gör sedan samma procedur med ledningar och tappar.
Sätt i en galvaniserad och en kopparbult i varje klippt knöl. Som ett resultat är det fullt möjligt att få en konstant spänning på mer än 5,5V.
Är det teoretiskt möjligt att få 5 volt från en enda potatis och samtidigt se till att hela enheten inte är större än ett fingerbatteri i storlek? Det är möjligt och mycket enkelt.
Klipp av små bitar av kärnan från potatisen och placera dem mellan platta elektroder, till exempel mynt av olika metaller (brons, zink, aluminium).
Till slut bör du sluta med något som en smörgås. Till och med en bit av en sådan montering kan leverera upp till 0,5V!
Och om du samlar flera av dem tillsammans, kommer det erforderliga värdet upp till 5V lätt att erhållas vid utgången.
Strömstyrka
Det verkar som att allt, målet har uppnåtts, och det återstår bara att hitta ett sätt att ansluta ledningarna till strömkontakterna i ficklampan eller lysdioderna.
Men efter att ha gjort den här proceduren och sammansatt en inte svag konstruktion av flera kort, kommer du dock att bli mycket besviken över det slutliga resultatet.
Naturligtvis lyser LED med låg effekt, trots allt har du fortfarande fått spänning. Ljusstyrkan för deras glöd kommer emellertid att vara katastrofalt svag. Varför händer det här?
För tyvärr ger en sådan galvanisk cell en försumbar ström. Den kommer att vara så liten att inte ens alla multimeter kan mäta den.
Någon kommer att tänka, eftersom det inte finns tillräckligt med ström, måste du lägga till mer potatis och allt kommer att fungera.
Naturligtvis kommer en betydande ökning av knölar att öka arbetsspänningen.
När dussintals och hundratals potatis är anslutna i serie kommer spänningen att öka, men det viktigaste är inte - tillräcklig kapacitet för att öka strömstyrkan.
Och all denna design kommer inte att vara rationellt lämplig.
Det praktiska sättet med kokta potatis
Men ändå, finns det ett enkelt sätt att öka kraften hos ett sådant batteri och minska dess storlek? Ja det finns det.
Om du till exempel inte använder råa, utan kokta potatis, ökar kraften hos en sådan elkälla flera gånger!
Använd ett gammalt C (R14) eller D (R20) batteri för en bekväm kompakt design.
Ta bort allt innehåll inuti (naturligtvis med undantag av grafitstången).
Istället för att fylla fyller du hela utrymmet med kokta potatis.
Sätt sedan i batteriet i omvänd ordning.
Zinkdelen av det gamla batterifacket spelar en viktig roll här.
Den totala ytan på de inre väggarna är mycket större än bara fastade nejlikor i rå potatis.
Därför hög effekt och effektivitet.
En sådan strömförsörjning skulle lätt kunna leverera nästan 1,5 volt, liksom ett litet AA-batteri.
Men det viktigaste för oss är inte volt, utan milliamp. Så en sådan "kokt" uppgradering kan ge en ström på upp till 80mA.
Dessa batterier kan driva en mottagare eller en elektronisk LED-klocka.
Dessutom kommer hela enheten att fungera inte i några sekunder, men i flera minuter (upp till tio). Fler batterier och potatis, mer batteritid.
Citronbatteri
Ättikbatteri. En isbitbricka kan hjälpa dig att designa ett batteri med flera celler med vinäger som elektrolyten. Använd galvaniserade skruvar och koppartråd som elektroder. När du har fyllt batteriet med vinäger och anslutit en LED-lampa till det, försök gradvis att fylla och rör om bordsalt i cellerna: glödets ljusstyrka kommer att växa framför våra ögon.
Saftiga frukter, unga potatisar och andra livsmedel kan fungera som mat inte bara för människor utan även för elektriska apparater. För att få el från dem behöver du en galvaniserad spik eller skruv (det vill säga nästan alla spikar eller skruvar) och en bit koppartråd. För att registrera närvaron av elektricitet behöver vi en hushållsmultimeter och en LED-lampa eller till och med en fläkt som drivs med batterier hjälper till att tydligare visa framgång.
Mos citronen i dina händer för att bryta ner de inre skiljeväggarna, men skada inte skorpan. Sätt in spiken (skruven) och koppartråden så att elektroderna är så nära varandra som möjligt, men inte vidrör. Ju närmare elektroderna är, desto mindre troligt kommer de att separeras med en partition inuti frukten. I sin tur, ju bättre jonbyte mellan elektroderna inuti batteriet, desto större är dess kraft.
Kärnan i experimentet var att placera koppar- och zinkelektroderna i en sur miljö, vare sig det var en citron eller ett vinägerbad. Spiken fungerar som en negativ elektrod eller anod. Koppartråden betecknas som en positiv elektrod eller katod.
I en sur miljö inträffar en oxidationsreaktion på anodytan, under vilken fria elektroner frigörs. Varje zinkatom lämnar två elektroner. Koppar är ett starkt oxidationsmedel och det kan locka till sig elektroner som frigörs av zink. Om du stänger en elektrisk krets (anslut en glödlampa eller en multimeter till ett improviserat batteri) kommer elektroner att flyta från anoden till katoden genom den, det vill säga elektricitet kommer att visas i kretsen.
