Nalazeći se na pustom otoku, moderni Robinson mogao bi se prepustiti zadovoljstvu s igračem, pametnim telefonom ili džepnom svjetiljkom, pod uvjetom da može izvlačiti struju iz kokosa i banana.
Sigurno se mnogi fizičkog tečaja sjećaju ili su čuli da iz običnog krumpira, a ne samo od njih, možete dobiti malo električne energije.
Što je potrebno za to i je li na taj način moguće upaliti svjetiljku male snage, LED sat koji rade okrugle baterije od 1-2 Volta ili učiniti da radijski prijemnik radi?
I da i ne, pogledajmo bliže.
Da biste shvatili da napon od krumpira nije izmišljotina, već sasvim stvarna stvar, dovoljno je da zalijepite oštre sonde iz multimetra u jedan jedini krumpir i odmah ćete na ekranu vidjeti nekoliko milivolta.
Ako malo komplicirate dizajn, na primjer, umetnite bakrenu elektrodu ili brončani novčić u gomolj s jedne strane, a nešto aluminija ili pocinčano s druge strane, tada će se razina napona značajno povećati.
Krompir sok sadrži otopljene soli i kiseline, koje su u osnovi prirodni elektrolit.
Promotivni video:
Usput, s jednakim uspjehom mogu se koristiti limun, naranča, jabuke. Dakle, svi ti proizvodi mogu hraniti ne samo ljude, već i električne uređaje.
Unutar takvog voća i povrća, zbog oksidacije, elektroni će izaći iz potopljene anode (pocinčani kontakt). I privući će ih drugi kontakt - bakar. Međutim, nemojte biti zbunjeni, ovdje se struja ne proizvodi izravno iz krumpira. Dobro se proizvodi upravo zbog kemijskih procesa između tri elementa:
- cinkov
- bakar
- kiselina
I kontakt s cinkom služi ovdje kao potrošna roba. Svi elektroni odlaze iz njega. Pod određenim uvjetima, čak i zemljano tlo može pružiti električnu energiju. Glavni uvjet je njegova kiselost.
Zemljana baterija
Povećana kiselost tla problem je za agronome, ali radost za inženjere elektrotehnike. Sadržaj vodikovih i aluminijevih iona u zemlji omogućuje vam da doslovno zalijepite dvije štapiće (kao i obično, cink i bakar) u lonac i dobijete struju. Naš rezultat je 0,2 V. Da biste poboljšali rezultat, tlo treba zalijevati.
Važno je razumjeti da se električna energija ne proizvodi iz limuna ili krumpira. To uopće nije energija kemijskih veza u organskim molekulama, koje naše tijelo apsorbira kao rezultat konzumacije hrane. Električna energija nastaje kemijskim reakcijama koje uključuju cink, bakar i kiselinu, a u našoj je bateriji nokat koji služi kao potrošni materijal.
Sastavljanje baterije iz krumpira
Dakle, evo što trebate za sastavljanje više ili manje kapacitivne baterije:
Krompir, nekoliko komada, jer jedan će vam biti od male koristi.
Bakrene, po mogućnosti jednožilne žice, veći je presjek, to je bolje.
Pocinčani i bakreni čavli ili vijci (može se koristiti samo žica).
Nokti će igrati glavnu ulogu u stvaranju električne energije za svjetiljku, galvanizirani nokti su negativan kontakt (anoda), bakarni nokti su plus (katoda).
Ako umjesto galvaniziranih noktiju koristite jednostavne nokte, tada ćete izgubiti do 40-50% napetosti. No kao opcija, i dalje će raditi.
Isto se odnosi i na upotrebu aluminijske žice umjesto čavala. Istodobno, povećanje udaljenosti između elektroda u jednom krumpiru ne igra posebnu ulogu.
Uzmite bakrene žice (mono jezgre) s presjekom 1,5-2,5 mm2, duljine 10-15 cm. Skinite ih od izolacije i vezajte ih karanfilom.
Najbolje je, naravno, lemljenje, tada će gubitak napona biti mnogo manji.
Jedan bakreni čavao s jedne strane žice, a s druge pocinčan.
Zatim položite krumpir i dosljedno ih zalijepite noktima. U ovom su slučaju različiti nokti zaglavljeni u svaki gomolj, iz različitih pari žica. Odnosno, trebali biste imati jedan kontakt cinka i jedan kontakt bakra u svakom krumpiru.
Različiti gomolji povezani su međusobno, samo kroz čavle izrađene od različitih materijala - bakar + cink - bakar + cink, itd.
Mjerenja napona
Recimo da imate tri krumpira i povezali ste ih zajedno kako je gore opisano. Da biste saznali koliki je napon, upotrijebite multimetar.
Prebacite ga u način mjerenja istosmjernog napona i spojite mjerne sonde na vodiče ekstremnog krumpira, tj. na početni pozitivni kontakt (bakar) i krajnji negativni kontakt (cink).
Čak tri krumpira srednje veličine mogu proizvesti gotovo 1,5 volti.
Ako ipak smanjite sve prijelazne otpornosti na maksimum i za to:
- ne koristite čavl kao bakrenu elektrodu, već samu žicu s kojom je sklop sklopljen
- koristite lemljenje u kontaktima
tada samo 4 krumpira mogu proizvesti do 12 volti!
Ako vašu jeftinu svjetiljku pokreću tri AA baterije, tada će vam trebati oko 5 volti da biste uspješno svijetlili. Odnosno, kada koristite obične žice, potrebno vam je najmanje tri puta više krumpira.
Za to, usput, nije potrebno tražiti dodatne gomolje, dovoljno je nožem izrezati postojeće na nekoliko dijelova. Zatim napravite isti postupak s žicama i čepovima.
U svaki rezani gomolj umetnite jedan pocinčani i jedan bakreni čepić. Kao rezultat toga, sasvim je moguće dobiti konstantan napon veći od 5,5 V.
Je li moguće teoretski iz jednog krumpira dobiti 5 volti i istovremeno osigurati da čitav sklop nije veći od baterije prsta? Moguće je i vrlo jednostavno.
Odrežite male komadiće jezgre od krumpira i stavite ih između ravnih elektroda, na primjer, kovanice različitih metala (bronca, cink, aluminij).
Na kraju biste trebali završiti s nečim poput sendviča. Čak i jedan komad takvog sklopa može osigurati do 0,5 V!
A ako skupite nekoliko njih zajedno, tada će se potrebna vrijednost do 5 V lako dobiti na izlazu.
Trenutna snaga
Čini se da je sve, cilj je postignut, a ostaje nam samo pronaći način kako spojiti ožičenje na naponske kontakte svjetiljke ili LED-ova.
Međutim, provodeći ovaj postupak i sastavivši ne baš slabu konstrukciju nekoliko karata, bit ćete jako razočarani konačnim rezultatom.
LED indikatori male snage naravno će svijetliti, uostalom, i dalje ste primili napon. Međutim, stupanj svjetline njihovog sjaja bit će katastrofalno prigušen. Zašto se ovo događa?
Jer, nažalost, takva galvanska stanica daje zanemarivu struju. Bit će toliko mali da ga ne mogu mjeriti ni svi multimetri.
Netko će pomisliti, budući da nema dovoljno struje, trebate dodati više krumpira i sve će uspjeti.
Naravno, značajno povećanje gomolja povećava radni napon.
Kad se deseci i stotine krumpira povežu serijski, napon će se povećati, ali najvažnije neće biti - dovoljan kapacitet za povećanje trenutne snage.
I sav ovaj dizajn neće biti racionalno prikladan.
Praktičan način s kuhanim krumpirom
No ipak, postoji li jednostavan način za povećanje snage takve baterije i smanjenje njene veličine? Da tamo je.
Na primjer, ako u tu svrhu koristite ne sirov, već kuhani krumpir, tada se snaga takvog izvora električne energije povećava nekoliko puta!
Za praktičan kompaktni dizajn koristite staru C (R14) ili D (R20) bateriju.
Uklonite sav sadržaj iznutra (naravno, osim grafitne šipke).
Umjesto punjenja, cijeli prostor napunite kuhanim krumpirom.
Zatim sastavite bateriju obrnutim redoslijedom.
Cink dio starog kućišta baterija igra ključnu ulogu ovdje.
Ukupna površina unutarnjih zidova mnogo je veća od samo zabijenih karanfila u sirovi krumpir.
Otuda velika snaga i učinkovitost.
Jedno takvo napajanje lako bi isporučilo gotovo 1,5 volta, kao i mala AA baterija.
Ali najvažnije za nas nisu volti, već miliamperi. Dakle, takva "kuhana" nadogradnja sposobna je osigurati struju do 80mA.
Ove baterije mogu napajati prijemnik ili elektronički LED sat.
Štoviše, čitav sklop će raditi ne nekoliko sekundi, već nekoliko minuta (do deset). Više baterija i krumpira, više trajanja baterije.
Limunska baterija
Octena baterija. Uložak za ledene kocke može vam pomoći u dizajniranju višećelijske baterije s ocatom kao elektrolitom. Kao elektrode koristite pocinčane vijke i bakrene žice. Nakon što napunite bateriju ocatom i spojite LED lampu na nju, pokušajte postepeno puniti i miješati stolnu sol u ćelijama: svjetlina sjaja će rasti pred našim očima.
Sočno voće, mladi krumpir i druga hrana mogu poslužiti kao hrana ne samo ljudima, već i električnim uređajima. Da biste dobili struju od njih, trebate pocinčani čavao ili vijak (to je gotovo bilo koji čavao ili vijak) i komad bakrene žice. Kako biste zabilježili prisutnost električne energije, multimetar za kućanstvo dobro će doći, a LED svjetiljka ili čak ventilator napajan baterijama pomoći će u jasnijem prikazivanju uspjeha.
Nasjeckajte limun u ruke da razbijete unutarnje pregrade, ali da ne oštetite koru. Umetnite čavlu (vijak) i bakrenu žicu tako da elektrode budu što bliže jedna drugoj, ali da se ne dodiruju. Što su elektrode bliže, to je manja vjerojatnost da će ih razdvojiti pregrada unutar ploda. Zauzvrat, što je bolja izmjena iona između elektroda unutar akumulatora, veća je i njegova snaga.
Suština eksperimenta bila je postavljanje elektroda bakra i cinka u kiselo okruženje, bilo da je kupka s limunom ili ocatom. Nokat će poslužiti kao negativna elektroda, odnosno anoda. Bakrena žica označena je kao pozitivna elektroda ili katoda.
U kiselom okruženju na površini anode događa se oksidaciona reakcija tijekom koje se oslobađaju slobodni elektroni. Svaki atom cinka ostavlja dva elektrona. Bakar je snažno oksidacijsko sredstvo i može privući elektrone koje oslobađa cink. Ako zatvorite električni krug (spojite žarulju ili multimetar na improviziranu bateriju), elektroni će kroz anodu katodu teći kroz njega, to jest, u krugu će se pojaviti električna energija.