At finde sig selv på en ørken, kunne moderne Robinson forkæle sig med fornøjelsen ved at bruge en afspiller, smartphone eller lommelygte, forudsat at han kunne udtrække elektricitet fra kokosnødder og bananer.
Sikkert mange af fysikforløbet husker eller har hørt, at du fra almindelige kartofler, og ikke kun fra dem, kan få lidt elektricitet.
Hvad er der behov for dette, og er det muligt på denne måde at tænde en lommelygte med lav effekt, et LED-ur drevet af runde batterier på 1-2 volt eller få en radiomodtager til at fungere?
Og ja og nej, lad os se nærmere på.
For at forstå, at spændingen fra en kartoffel ikke er en opfindelse, men en meget rigtig ting, er det nok at sætte skarpe prober fra en multimeter ind i en enkelt kartoffel, og du vil straks se flere millivolt på skærmen.
Hvis du komplicerer designet lidt, for eksempel at indsætte en kobberelektrode eller en bronzemønt i knolden på den ene side, og noget aluminium eller galvaniseret på den anden side, vil spændingsniveauet stige markant.
Kartoffelsaft indeholder opløste salte og syrer, som i det væsentlige er en naturlig elektrolyt.
Salgsfremmende video:
Forresten, citroner, appelsiner, æbler kan bruges med lige succes. Således kan alle disse produkter ikke kun fodre mennesker, men også elektriske apparater.
Inde i sådanne frugter og grøntsager på grund af oxidation vil elektroner undslippe fra den nedsænkede anode (galvaniseret kontakt). Og de vil blive tiltrukket af en anden kontakt - kobber. Dog ikke forveksle, elektricitet genereres ikke direkte fra kartofler her. Det er godt fremstillet netop på grund af de kemiske processer mellem de tre elementer:
- zink
- kobber
- syre
Og det er zinkontakten, der fungerer som forbrugsstoffer her. Alle elektroner strømmer væk fra det. Under visse betingelser kan selv jordbunden levere strøm. Den vigtigste betingelse er dens surhedsgrad.
Jordbatteri
Jordens øgede surhedsgrad er et problem for agronomer, men en glæde for elektriske ingeniører. Indholdet af brint og aluminiumioner i jorden giver dig mulighed for bogstaveligt talt at sætte to pinde (som sædvanlig, zink og kobber) i gryden og få elektricitet. Vores resultat er 0,2 V. For at forbedre resultatet skal jorden vandes.
Det er vigtigt at forstå, at der ikke produceres elektricitet fra citron eller kartofler. Dette er overhovedet ikke energien fra kemiske bindinger i organiske molekyler, der absorberes af vores krop som et resultat af madforbrug. Elektricitet genereres af kemiske reaktioner, der involverer zink, kobber og syre, og i vores batteri er det neglen, der fungerer som forbrugsstoffer.
Montering af et batteri fra kartofler
Så her er hvad du har brug for for at samle et mere eller mindre kapacitivt batteri:
Kartofler, flere stykker, da en vil være til lille nytte.
Kobber, fortrinsvis enkeltkernetråde, jo større tværsnit, jo bedre.
Galvaniserede og kobbernagler eller -skruer (bare wire kan bruges).
Negle vil spille en vigtig rolle i produktionen af elektricitet til lommelygten, galvaniserede negle er en negativ kontakt (anode), kobberbelagte negle er et plus (katode).
Hvis du bruger enkle negle i stedet for galvaniserede, vil du miste op til 40-50% i spænding. Men som en mulighed fungerer det stadig.
Det samme gælder brugen af aluminiumtråd i stedet for søm. Samtidig spiller en stigning i afstanden mellem elektroderne i en kartoffel ikke nogen særlig rolle.
Tag kobbertråde (monokern) med et tværsnit på 1,5-2,5 mm2, 10-15 cm langt. Strib dem fra isolering og bind dem til en nellik.
Det er selvfølgelig bedst at lodde, da spændingsbortfallet vil være meget mindre.
Den ene kobbersøm på den ene side af tråden og galvaniseret på den anden.
Derefter lægge kartoflerne ud, og sæt konstant negle i dem. I dette tilfælde sidder forskellige negle fast i hver knold fra forskellige par ledninger. Det vil sige, du skal have en zinkontakt og en kobberkontakt i hver kartoffel.
Forskellige knolde er forbundet til hinanden, kun gennem søm af forskellige materialer - kobber + zink - kobber + zink osv.
Spændingsmålinger
Lad os sige, at du har tre kartofler, og du forbinder dem sammen som beskrevet ovenfor. Brug en multimeter for at finde ud af, hvad spændingen er.
Skift den til DC-spændingsmålingstilstand, og forbind måleproberne til lederne af de ekstreme kartofler, dvs. til den indledende positive kontakt (kobber) og den endelige negative kontakt (zink).
Selv tre mellemstore kartofler kan producere næsten 1,5 volt.
Hvis du imidlertid reducerer alle overgangsmodstander til det maksimale, og for dette:
- Brug ikke en søm som en kobberelektrode, men selve ledningen, som kredsløbet er samlet med
- brug lodning i kontakter
så er det kun 4 kartofler, der er i stand til at producere op til 12 volt!
Hvis din billige lommelygte drives af tre AA-batterier, har du brug for ca. 5 volt for at lyse med succes. Det vil sige, når du bruger almindelige ledninger, har du brug for mindst tre gange flere kartofler.
Til dette er det i øvrigt ikke nødvendigt at kigge efter yderligere knolde, det er nok at skære de eksisterende i flere dele med en kniv. Gør derefter den samme procedure med ledninger og stænger.
Indsæt en galvaniseret og en kobberknap i hver afskårne knold. Som et resultat er det meget muligt at få en konstant spænding på mere end 5,5V.
Er det teoretisk muligt at få 5 volt fra en enkelt kartoffel og samtidig sikre, at hele aggregatet ikke er større end et fingerbatteri i størrelse? Det er muligt og meget let.
Klip små stykker af kernen fra kartoflerne, og anbring dem mellem flade elektroder, for eksempel mønter af forskellige metaller (bronze, zink, aluminium).
I sidste ende skal du ende med noget som en sandwich. Selv et stykke af en sådan samling er i stand til at levere op til 0,5V!
Og hvis du samler flere af dem sammen, opnås let den krævede værdi op til 5V ved udgangen.
Nuværende styrke
Det ser ud til, at alt, målet er nået, og det gjenstår kun at finde en måde at forbinde ledningerne til strømkontakterne i lommelygten eller LED'erne.
Når du har udført denne procedure og samlet en ikke svag konstruktion af flere kort, vil du imidlertid være meget skuffet over det endelige resultat.
Laveffekt-LED'er lyser selvfølgelig, trods alt har du stadig modtaget spænding. Imidlertid vil lysstyrken på deres glød være katastrofalt svag. Hvorfor sker dette?
For desværre giver en sådan galvanisk celle en ubetydelig strøm. Det vil være så lille, at ikke engang alle multimetre kan måle det.
Nogen vil tro, da der ikke er nok strøm, skal du tilføje flere kartofler, og alt fungerer.
Selvfølgelig vil en betydelig stigning i knolde øge arbejdsspændingen.
Når snesevis og hundreder af kartofler er forbundet i serie, vil spændingen stige, men det vigtigste vil ikke være - tilstrækkelig kapacitet til at øge strømstyrken.
Og alt dette design vil ikke være rationelt egnet.
Den praktiske måde med kogte kartofler
Men stadig, er der en enkel måde at øge styrken på et sådant batteri og reducere dets størrelse? Ja der er.
For eksempel, hvis du til dette formål ikke bruger rå, men kogte kartofler, øges kraften i en sådan energikilde flere gange!
Brug et gammelt C (R14) eller D (R20) batteri til et praktisk kompakt design.
Fjern alt indhold indeni (selvfølgelig med undtagelse af grafitstangen).
I stedet for at fylde, skal du fylde hele rummet med kogte kartofler.
Montér derefter batteriet i omvendt rækkefølge.
Zinkdelen af den gamle batterikasse spiller en vigtig rolle her.
Det samlede areal af de indvendige vægge er meget større end blot at hænge nelliker i rå kartofler.
Derfor den høje effekt og effektivitet.
En sådan strømforsyning ville let levere næsten 1,5 volt, ligesom et lille AA-batteri.
Men det vigtigste for os er ikke volt, men milliampere. Så en sådan "kogt" opgradering er i stand til at levere en strøm på op til 80 mA.
Disse batterier kan tænde en modtager eller et elektronisk LED-ur.
Derudover fungerer hele samlingen ikke i sekunder, men i flere minutter (op til ti). Flere batterier og kartofler, mere batterilevetid.
Citronbatteri
Eddikbatteri. En isterbakke kan hjælpe dig med at designe et batteri med flere celler med eddike som elektrolytten. Brug galvaniserede skruer og kobbertråd som elektroder. Når du har fyldt batteriet med eddike og tilsluttet en LED-lampe til det, kan du prøve gradvis at udfylde og omrøre bordsalt i cellerne: glødens lysstyrke vokser foran vores øjne.
Saftige frugter, unge kartofler og andre fødevarer kan fungere som mad ikke kun for mennesker, men også til elektriske apparater. For at få elektricitet fra dem har du brug for en galvaniseret søm eller skrue (det vil sige næsten enhver søm eller skrue) og et stykke kobbertråd. For at registrere tilstedeværelsen af elektricitet kommer et husholdningsmultimeter godt med, og en LED-lampe eller endda en ventilator, der er drevet af batterier, hjælper med til at tydeligere succes.
Mos citronen i dine hænder for at nedbryde de indvendige skillevægge, men beskadig ikke skorpen. Indsæt søm (skrue) og kobbertråd, så elektroderne er så tæt på hinanden som muligt, men ikke rører ved dem. Jo nærmere elektroderne er, desto mindre er sandsynligheden for, at de bliver adskilt med en skillevæg inde i frugten. Jo bedre ionbytningen mellem elektroderne inde i batteriet er, jo større er dens styrke.
Essensen af eksperimentet var at placere kobber- og zinkelektroder i et surt miljø, det være sig en citron- eller eddikebad. Neglen fungerer som en negativ elektrode eller anode. Kobbertråden betegnes som en positiv elektrode eller katode.
I et surt miljø opstår der en oxidationsreaktion på anodeoverfladen, hvor frie elektroner frigives. Hvert zinkatom efterlader to elektroner. Kobber er et stærkt oxidationsmiddel, og det kan tiltrække elektroner frigivet af zink. Hvis du lukker et elektrisk kredsløb (tilslut en pære eller en multimeter til et improviseret batteri), vil der strømme elektroner fra anoden til katoden gennem den, det vil sige, at elektricitet vises i kredsløbet.
