Ko se je nekoč na puščavskem otoku, si je sodobni Robinson lahko privoščil uživanje v uporabi predvajalnika, pametnega telefona ali žepne svetilke, pod pogojem, da lahko črpa elektriko iz kokosov in banan.
Zagotovo se mnogi iz fizike spominjajo ali so že slišali, da lahko iz navadnega krompirja in ne samo iz njih dobite nekaj električne energije.
Kaj je potrebno za to in ali je na ta način možno prižgati svetilko z nizko porabo energije, LED uro, ki jo poganjajo okrogle baterije 1-2 voltov, ali pa da radijski sprejemnik deluje?
In da in ne, poglejmo podrobneje.
Če želite razumeti, da napetost iz krompirja ni fikcija, ampak povsem resnična stvar, je dovolj, da v en sam krompir prilepite ostre sonde iz multimetra in na zaslonu boste takoj videli več milivoltov.
Če nekoliko zapletete strukturo, na primer v gomolj na eni strani vstavite bakreno elektrodo ali bronast kovanec, na drugi strani pa nekaj aluminijastega ali pocinkanega, se bo raven napetosti znatno zvišala.
Krompirjev sok vsebuje raztopljene soli in kisline, ki so v bistvu naravni elektrolit.
Promocijski video:
Mimogrede, z enako uspešnostjo se lahko uporabljajo limone, pomaranče, jabolka. Tako lahko vsi ti izdelki hranijo ne samo ljudi, temveč tudi električne naprave.
Znotraj takšnega sadja in zelenjave bodo zaradi oksidacije elektroni pobegnili iz potopljene anode (pocinkan stik). In pritegnil jih bo drug stik - baker. Vendar ne bodite zmedeni, elektrika se tu ne proizvaja neposredno iz krompirja. Dobro nastaja prav zaradi kemičnih procesov med tremi elementi:
- cink
- baker
- kislina
In to je kontakt s cinkom, ki služi kot potrošni material. Vsi elektroni odtekajo od njega. Pod določenimi pogoji lahko tudi zemeljska tla zagotovijo električno energijo. Glavni pogoj je njegova kislost.
Zemljana baterija
Povečana kislost tal je težava agronomov, za elektroinženirje pa veselje. Vsebnost vodikovih in aluminijevih ionov v zemlji vam omogoča, da dobesedno vstavite dve palici (kot običajno, cink in baker) v lonec in dobite elektriko. Naš rezultat je 0,2 V. Za izboljšanje rezultata je treba tla zalivati.
Pomembno je razumeti, da elektrika ne nastaja iz limone ali krompirja. To sploh ni energija kemičnih vezi v organskih molekulah, ki jih naše telo absorbira kot posledica uživanja hrane. Električna energija nastane s kemičnimi reakcijami, ki vključujejo cink, baker in kislino, v naši bateriji pa je žebelj, ki služi kot potrošni material.
Sestavljanje baterije iz krompirja
Torej, tukaj je nekaj, kar morate sestaviti bolj ali manj kapacitivno baterijo:
Krompir, več kosov, saj bo eden le malo koristen.
Bakrene žice, po možnosti enožilne žice, večji kot je presek, tem bolje.
Pocinkani in bakreni žeblji ali vijaki (lahko se uporablja samo žica).
Žeblji bodo igrali glavno vlogo pri ustvarjanju električne energije za svetilko, pocinkani nohti so negativni stik (anoda), bakreni žeblji so plus (katoda).
Če namesto pocinkanih uporabljate preproste nohte, potem boste izgubili do 40-50% napetosti. Toda kot možnost bo še vedno delovala.
Enako velja za uporabo aluminijaste žice namesto žebljev. Hkrati povečanje razdalje med elektrodami v enem krompirju nima posebne vloge.
Vzemite bakrene žice (mono jedro) s prečnim prerezom 1,5-2,5 mm2, dolžine 10-15 cm. Odstranite jih iz izolacije in jih privežite na nagelj.
Najbolje je seveda spajkati, potem bo izguba napetosti veliko manjša.
En bakreni žebelj na eni strani žice, na drugi pa pocinkano.
Nato krompir položite in vanje dosledno prilepite nohte. V tem primeru se v vsak gomolj prilepijo različni nohti iz različnih parov žic. To pomeni, da bi morali imeti v enem krompirju en kontakt s cinkom in en baker.
Različni gomolji so povezani med seboj, samo skozi žeblje iz različnih materialov - baker + cink - baker + cink itd.
Meritve napetosti
Recimo, da imate tri krompirje in ste jih povezali skupaj, kot je opisano zgoraj. Če želite izvedeti, kakšna je napetost, uporabite multimeter.
Preklopite v način merjenja enosmerne napetosti in merilne sonde povežite z vodniki skrajnega krompirja, tj. na začetni pozitivni stik (baker) in končni negativni stik (cink).
Tudi trije srednje veliki krompirji lahko proizvedejo skoraj 1,5 voltov.
Če pa vse prehodne upornosti zmanjšate na maksimum in za to:
- ne uporabljajte žebljev kot bakreno elektrodo, temveč samo žico, s katero je vezje sestavljeno
- uporabite spajkanje v stikih
potem lahko samo 4 krompirja proizvedejo do 12 voltov!
Če vašo poceni svetilko poganjajo tri baterije AA, boste za uspešno žarelo potrebovali približno 5 voltov. To pomeni, da pri uporabi navadnih žic potrebujete vsaj trikrat več krompirja.
Za to, mimogrede, ni treba iskati dodatnih gomoljev, dovolj je, da obstoječe razrežemo na več delov z nožem. Nato naredite isti postopek z žicami in čepi.
V vsak rezan gomolj vstavite pocinkano in eno bakreno zaporko. Kot rezultat, je povsem mogoče dobiti konstantno napetost večjo od 5,5 V.
Ali je teoretično mogoče, da bi iz enega krompirja dobili 5 voltov in hkrati zagotovili, da celoten sklop ni večji od baterije prsta? Možno in zelo enostavno.
Od krompirja odrežite majhne koščke jedra in jih položite med ravne elektrode, na primer kovance iz različnih kovin (bron, cink, aluminij).
Na koncu bi morali končati z nečim, kot je sendvič. Tudi en kos takšnega sklopa je sposoben do 0,5V!
In če jih več zberete skupaj, potem boste na izhodu zlahka dobili zahtevano vrednost do 5 V.
Trenutna moč
Zdi se, da je vse, cilj dosežen, in ostane nam le še najti način, kako ožičenje priključiti na napajalne kontakte svetilke ali LED.
Vendar, ko ste izvedli ta postopek in sestavili ne šibko konstrukcijo več kart, boste zelo razočarani nad končnim rezultatom.
Svetleče diode z majhno močjo bodo seveda svetlele, navsezadnje ste prejeli napetost. Vendar bo stopnja svetlosti njihovega sijaja katastrofalno zatemnjena. Zakaj se to dogaja?
Ker žal takšna galvanska celica daje zanemarljiv tok. Tako majhen bo, da ga ne morejo izmeriti niti vsi multimetri.
Nekdo bo pomislil, saj ni dovolj toka, morate dodati več krompirja in vse se bo izšlo.
Seveda bo znatno povečanje gomoljev povečalo delovno napetost.
Ko bodo na desetine in stotine krompirja zaporedno priključeni, se bo napetost povečala, najpomembnejše pa ne bo - zadostna zmogljivost za povečanje trenutne jakosti.
In vsa ta zasnova ne bo racionalno primerna.
Praktičen način s kuhanim krompirjem
Toda vseeno, ali obstaja preprost način za povečanje moči takšne baterije in zmanjšanje njene velikosti? Da, obstaja.
Na primer, če v ta namen uporabljate ne surov, ampak kuhani krompir, se moč takega vira električne energije večkrat poveča!
Za priročno kompaktno zasnovo uporabite staro baterijo C (R14) ali D (R20).
Odstranite vso vsebino (seveda, razen grafitne palice).
Namesto da bi napolnili, napolnite celoten prostor s kuhanim krompirjem.
Nato sestavite baterijo v obratnem vrstnem redu.
Tu ima bistveno vlogo cinkov del starega ohišja akumulatorjev.
Skupna površina notranjih sten je veliko večja od samo nataknjenih nageljnov v surov krompir.
Od tod velika moč in učinkovitost.
Eden takšnih napajalnikov bi z lahkoto podaljšal skoraj 1,5 volta, prav tako majhna AA baterija.
Toda najpomembnejše za nas niso volti, ampak miliamperi. Torej, takšna "kuhana" nadgradnja je sposobna zagotoviti tok do 80mA.
Te baterije lahko napajajo sprejemnik ali elektronsko uro LED.
Poleg tega bo celoten sklop deloval ne nekaj sekund, temveč nekaj minut (do deset). Več baterij in krompirja, več življenjske dobe baterije.
Limonova baterija
Ocetna baterija. Pladenj s kockami ledu vam lahko pomaga oblikovati večcelično baterijo s kisom kot elektrolitom. Kot elektrodi uporabite pocinkane vijake in bakreno žico. Ko napolnite baterijo s kisom in nanjo priključite LED svetilko, poskušajte v celicah postopoma napolniti in mešati namizno sol: svetlost sijaja bo naraščala pred našimi očmi.
Sočno sadje, mladi krompir in druga hrana lahko služijo kot hrana ne samo ljudem, ampak tudi električnim aparatom. Če želite iz njih dobiti elektriko, potrebujete pocinkan žebelj ali vijak (torej skoraj kateri žebelj ali vijak) in kos bakrene žice. Za beleženje prisotnosti električne energije bo uporaben gospodinjski multimeter, jasnejša predstavitev uspeha pa bo pomagala LED svetilka ali celo ventilator, ki ga napajajo baterije.
Limono zmešajte v roke, da razgradite notranje predelne stene, vendar ne poškodujete lupine. Vstavite žebelj (vijak) in bakreno žico, tako da sta elektrodi čim bližje drug drugemu, vendar se ne dotikata. Bližje kot sta elektrodi, manj verjetno je, da ju bosta ločili s pregradom znotraj ploda. Potem pa je boljša izmenjava ionov med elektrodami v akumulatorju, večja je njegova moč.
Bistvo poskusa je bilo postavljanje bakrovih in cinkovih elektrod v kislo okolje, naj bo to kopel z limono ali kisom. Noht bo služil kot negativna elektroda ali anoda. Bakrena žica je označena kot pozitivna elektroda ali katoda.
V kislem okolju se na površini anode pojavi oksidacijska reakcija, med katero se sprostijo prosti elektroni. Vsak cink atom zapusti dva elektrona. Baker je močno oksidacijsko sredstvo in lahko pritegne elektrone, ki jih sprošča cink. Če zaprete električni tokokrog (priključite žarnico ali multimeter na improvizirano baterijo), bodo elektroni od anode do katode prehajali skozi njo, torej se bo v vezju pojavila električna energija.