Moderní Robinson, který se ocitl na pouštním ostrově, si mohl dopřát potěšení z používání přehrávače, smartphonu nebo kapesní svítilny za předpokladu, že by mohl získat elektřinu z kokosových ořechů a banánů.
Určitě si mnozí z kurzu fyziky pamatují nebo slyšeli, že z obyčejných brambor, a nejen z nich, můžete získat nějakou elektřinu.
Co je k tomu zapotřebí a je možné tímto způsobem zapálit nízkoenergetickou baterku, LED hodiny napájené kulatými bateriemi o 1-2 voltech nebo nechat rádiový přijímač fungovat?
A ano a ne, podívejme se blíže.
Abychom pochopili, že napětí z brambor není fikcí, ale velmi skutečnou věcí, stačí nalepit ostré sondy z multimetru na jeden jediný brambor a okamžitě uvidíte několik milivoltů na obrazovce.
Pokud strukturu trochu zkomplikujete, například do hlízy na jedné straně vložte měděnou elektrodu nebo bronzovou minci a na druhé straně něco hliníkového nebo galvanizovaného, pak se úroveň napětí výrazně zvýší.
Bramborová šťáva obsahuje rozpuštěné soli a kyseliny, které jsou v podstatě přirozeným elektrolytem.
Propagační video:
Mimochodem, citrony, pomeranče, jablka lze použít se stejným úspěchem. Všechny tyto výrobky tak mohou krmit nejen lidi, ale také elektrické spotřebiče.
Uvnitř takových druhů ovoce a zeleniny v důsledku oxidace uniknou elektrony z ponořené anody (galvanizovaný kontakt). A budou přitahováni k dalšímu kontaktu - mědi. Nenechte se však zmást, elektřina zde není přímo generována z brambor. Vyrábí se přesně díky chemickým procesům mezi těmito třemi prvky:
- zinek
- měď
- kyselina
A je to zinkový kontakt, který zde slouží jako spotřební materiál. Všechny elektrony odtékají pryč. Za určitých podmínek může elektřina poskytovat i hlinitá půda. Hlavní podmínkou je její kyselost.
Zemní baterie
Zvýšená kyselost půdy je problémem pro agronomy, ale radost pro elektrotechniky. Obsah iontů vodíku a hliníku v zemi vám umožňuje doslova nalepit do hrnce dvě tyčinky (jako obvykle, zinek a měď) a získat elektřinu. Náš výsledek je 0,2 V. Pro zlepšení výsledku by měla být půda napojena.
Je důležité pochopit, že elektřina není vyráběna z citronu nebo brambor. Toto není vůbec energie chemických vazeb v organických molekulách, které jsou absorbovány naším tělem v důsledku konzumace potravy. Elektřina je vytvářena chemickými reakcemi, které zahrnují zinek, měď a kyselinu, a v naší baterii slouží jako spotřební materiál hřebík.
Sestavení baterie z brambor
Tady je tedy třeba sestavit více či méně kapacitní baterii:
Brambory, několik kusů, protože jeden bude málo užitečný.
Měděné, nejlépe jednojádrové dráty, čím větší je průřez, tím lépe.
Pozinkované a měděné hřebíky nebo šrouby (lze použít pouze drát).
Hřebíky budou hrát hlavní roli při výrobě elektřiny pro baterku, galvanizované nehty jsou negativní kontakt (anoda), měděné nehty plus (katoda).
Používáte-li místo galvanizovaných hřebíků jednoduché hřebíky, ztratíte napětí až 40-50%. Ale jako možnost, bude to stále fungovat.
Totéž platí pro použití hliníkového drátu místo hřebíků. Současně nehraje zvětšení vzdálenosti mezi elektrodami v jednom bramboru zvláštní roli.
Vezměte měděné dráty (jednojádrové jádro) o průřezu 1,5–2,5 mm2, dlouhé 10–15 cm. Odstraňte je z izolace a připojte je k karafiátu.
Nejlepší je samozřejmě pájet, pak ztráta napětí bude mnohem menší.
Jeden měděný hřebík na jedné straně drátu a pozinkovaný na druhé straně.
Poté rozložte brambory a důsledně do nich nalepte hřebíky. V tomto případě jsou do každé hlízy nalepeny různé hřebíky z různých párů drátů. To znamená, že v každém bramboru byste měli mít jeden zinek a jeden měď.
Různé hlízy jsou vzájemně spojeny, pouze hřebíky z různých materiálů - měď + zinek - měď + zinek atd.
Měření napětí
Řekněme, že máte tři brambory a spojili jste je dohromady, jak je popsáno výše. Chcete-li zjistit, jaké napětí je, použijte multimetr.
Přepněte jej do režimu měření stejnosměrného napětí a připojte měřící sondy k vodičům extrémních brambor, tj. do počátečního pozitivního kontaktu (měď) a konečného negativního kontaktu (zinek).
I tři středně velké brambory dokážou vyrobit téměř 1,5 V.
Pokud však snížíte všechny přechodové odpory na maximum a za tím účelem:
- nepoužívejte hřeb jako měděnou elektrodu, ale samotný drát, se kterým je obvod spojen
- použít pájení v kontaktech
pak pouze 4 brambory dokážou produkovat až 12 voltů!
Pokud je vaše levná baterka napájena ze tří AA baterií, budete potřebovat asi 5 voltů, aby se zářila úspěšně. To znamená, že při použití běžných drátů potřebujete nejméně třikrát více brambor.
Pro to, mimochodem, není nutné hledat další hlízy, stačí rozřezat stávající ty na několik částí nožem. Poté proveďte stejný postup s dráty a cvočky.
Do každého řezaného hlízy vložte jeden pozinkovaný a jeden měděný kolík. Výsledkem je, že je možné získat konstantní napětí vyšší než 5,5 V.
Je teoreticky možné získat 5 voltů z jednoho bramboru a současně zajistit, aby celá sestava nebyla větší než velikost prstové baterie? Je to možné a velmi snadné.
Odřízněte malé kousky jádra z brambor a vložte je mezi ploché elektrody, například mince různých kovů (bronz, zinek, hliník).
Nakonec byste měli skončit s něčím jako sendvič. I jeden kus takové sestavy je schopen dodávat až 0,5V!
A pokud je shromáždíte několik z nich dohromady, bude na výstupu snadno dosažitelná požadovaná hodnota až 5V.
Aktuální síla
Zdálo by se, že vše, cíl byl dosažen, a zbývá jen najít způsob, jak připojit kabeláž k napájecím kontaktům baterky nebo LED.
Po provedení tohoto postupu a po sestavení ne slabé konstrukce několika karet však budete konečným výsledkem velmi zklamáni.
Nízkoenergetické LED samozřejmě samozřejmě budou svítit, stále jste dostali napětí. Úroveň jasu jejich záře však bude katastroficky matná. Proč se toto děje?
Protože taková galvanická buňka bohužel dává zanedbatelný proud. Bude tak malý, že ho nebudou moci měřit ani všechny multimetry.
Někdo si bude myslet, protože není dost proudu, musíte přidat více brambor a vše bude fungovat.
Samozřejmě, významné zvýšení hlíz zvýší pracovní napětí.
Pokud jsou do série zapojeny desítky a stovky brambor, napětí se zvýší, ale nejdůležitější nebude - dostatečná kapacita ke zvýšení současné síly.
A celý tento návrh nebude racionálně vhodný.
Praktický způsob s vařenými brambory
Existuje však jednoduchý způsob, jak zvýšit takovou baterii a zmenšit její velikost? Ano, tam je.
Například, pokud pro tento účel nepoužíváte syrové, ale vařené brambory, pak se výkon takového zdroje elektřiny několikrát zvyšuje!
Pro pohodlný kompaktní design použijte starou baterii C (R14) nebo D (R20).
Odstraňte veškerý obsah uvnitř (samozřejmě s výjimkou grafitové tyče).
Místo plnění vyplňte celý prostor vařenými brambory.
Poté sestavte baterii v opačném pořadí.
Zásadní roli zde hraje zinková část staré baterie.
Celková plocha vnitřních stěn je mnohem větší, než jen zasekané karafiáty na syrové brambory.
Z toho vyplývá vysoký výkon a účinnost.
Jeden takový zdroj napájení by snadno dodával téměř 1,5 voltu, stejně jako malá baterie AA.
Nejdůležitější pro nás však nejsou volty, ale miliampéry. Takováto „vařená“aktualizace je tedy schopna poskytnout proud až 80 mA.
Tyto baterie mohou napájet přijímač nebo elektronické LED hodiny.
Navíc celá sestava nebude fungovat několik sekund, ale několik minut (až deset). Více baterií a brambor, delší životnost baterií.
Citronová baterie
Acetická baterie. Zásobník na kostky ledu vám může pomoci navrhnout baterii s více články s octem jako elektrolytem. Jako elektrody použijte pozinkované šrouby a měděný drát. Po naplnění baterie octem a připojení LED lampy k ní zkuste postupně plnit a míchat stolní sůl v buňkách: jas našich záře poroste před našimi očima.
Šťavnaté ovoce, mladé brambory a jiná jídla mohou sloužit jako jídlo nejen pro lidi, ale také pro elektrické spotřebiče. K získání elektřiny z nich potřebujete pozinkovaný hřebík nebo šroub (tj. Téměř jakýkoli hřebík nebo šroub) a kousek měděného drátu. Pro zaznamenání přítomnosti elektřiny se hodí domácí multimetr a LED lampa nebo dokonce ventilátor napájený z baterií pomůže jasněji prokázat úspěch.
Rozdrťte citrón ve svých rukou, abyste rozbili vnitřní oddíly, ale nepoškozujte kůru. Vložte hřebík (šroub) a měděný drát tak, aby elektrody byly co nejblíže sobě, ale nedotýkaly se. Čím blíže jsou elektrody, tím je méně pravděpodobné, že budou odděleny přepážkou uvnitř ovoce. Čím lepší je výměna iontů mezi elektrodami uvnitř baterie, tím větší je její energie.
Podstatou experimentu bylo umístit měděné a zinkové elektrody do kyselého prostředí, ať už jde o citronovou nebo octovou koupel. Hřeb bude sloužit jako záporná elektroda nebo anoda. Měděný drát je označen jako kladná elektroda nebo katoda.
V kyselém prostředí dochází na povrchu anody k oxidační reakci, během které se uvolňují volné elektrony. Každý atom zinku zanechává dva elektrony. Měď je silné oxidační činidlo a může přitahovat elektrony uvolňované zinkem. Pokud zavřete elektrický obvod (připojte žárovku nebo multimetr k improvizované baterii), elektrony proudí z anody do katody, tj. V obvodu se objeví elektřina.