Una volta su un'isola deserta, il moderno Robinson poteva concedersi il piacere di usare un giocatore, uno smartphone o una torcia tascabile, a patto di poter estrarre elettricità da noci di cocco e banane.
Sicuramente molti del corso di fisica ricordano o hanno sentito che dalle normali patate, e non solo da loro, puoi ottenere un po 'di elettricità.
Cosa serve per questo, ed è possibile in questo modo accendere una torcia a bassa potenza, un orologio a LED alimentato da batterie tonde da 1-2 Volt, o far funzionare un radioricevitore?
E sì e no, diamo un'occhiata più da vicino.
Per capire che la tensione di una patata non è una finzione, ma una cosa molto reale, è sufficiente infilare sonde affilate da un multimetro in una sola patata e vedrai immediatamente diversi millivolt sullo schermo.
Se complichi un po 'la struttura, ad esempio, inserisci un elettrodo di rame o una moneta di bronzo nel tubero da un lato e qualcosa di alluminio o zincato dall'altro, il livello di tensione aumenterà in modo significativo.
Il succo di patate contiene sali disciolti e acidi, che sono essenzialmente un elettrolita naturale.
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A proposito, limoni, arance, mele possono essere usati con uguale successo. Pertanto, tutti questi prodotti possono nutrire non solo le persone, ma anche gli apparecchi elettrici.
All'interno di tali frutta e verdura, a causa dell'ossidazione, gli elettroni fuoriusciranno dall'anodo sommerso (contatto galvanizzato). E saranno attratti da un altro contatto: il rame. Tuttavia, non essere confuso, l'elettricità non viene generata direttamente dalle patate qui. È ben prodotto proprio grazie ai processi chimici tra i tre elementi:
- zinco
- rame
- acido
Ed è il contatto di zinco che qui serve come materiale di consumo. Tutti gli elettroni fluiscono via da esso. In determinate condizioni, anche il suolo terroso può fornire elettricità. La condizione principale è la sua acidità.
Batteria di terra
L'aumentata acidità del terreno è un problema per gli agronomi, ma una gioia per gli ingegneri elettrici. Il contenuto di idrogeno e ioni di alluminio nella terra consente di infilare letteralmente due bastoncini (come al solito, zinco e rame) nella pentola e ottenere elettricità. Il nostro risultato è 0,2 V. Per migliorare il risultato, il terreno dovrebbe essere annaffiato.
È importante capire che l'elettricità non viene generata dal limone o dalle patate. Questa non è affatto l'energia dei legami chimici nelle molecole organiche, che viene assorbita dal nostro corpo a seguito del consumo di cibo. L'elettricità è generata da reazioni chimiche che coinvolgono zinco, rame e acido e nella nostra batteria è il chiodo che funge da materiale di consumo.
Assemblare una batteria dalle patate
Quindi, ecco cosa ti serve per assemblare una batteria più o meno capacitiva:
Patate, diversi pezzi, poiché uno servirà a poco.
Fili di rame, preferibilmente unipolari, maggiore è la sezione trasversale, meglio è.
Chiodi o viti zincati e in rame (è possibile utilizzare solo filo).
I chiodi giocheranno un ruolo importante nella generazione di elettricità per la torcia, i chiodi zincati sono un contatto negativo (anodo), i chiodi placcati in rame sono un vantaggio (catodo).
Se usi chiodi semplici invece di quelli zincati, perderai fino al 40-50% di tensione. Ma come opzione, funzionerà ancora.
Lo stesso vale per l'uso del filo di alluminio al posto dei chiodi. Allo stesso tempo, un aumento della distanza tra gli elettrodi in una patata non gioca un ruolo speciale.
Prendi fili di rame (monofilo) con una sezione trasversale di 1,5-2,5 mm2, lunghi 10-15 cm. Spogliarli dall'isolamento e legarli a un garofano.
Ovviamente è meglio saldare, quindi la perdita di tensione sarà molto inferiore.
Un chiodo di rame su un lato del filo e galvanizzato sull'altro.
Quindi, stendi le patate e attaccaci costantemente le unghie. In questo caso, diversi chiodi vengono attaccati a ciascun tubero, da diverse coppie di fili. Cioè, dovresti avere un contatto di zinco e un contatto di rame in ogni patata.
Tuberi diversi sono collegati tra loro, solo attraverso chiodi di materiali diversi - rame + zinco - rame + zinco, ecc.
Misure di tensione
Diciamo che hai tre patate e le hai collegate insieme come descritto sopra. Per scoprire qual è la tensione, utilizzare un multimetro.
Passare alla modalità di misurazione della tensione CC e collegare le sonde di misurazione ai conduttori delle patate estreme, ad es. al contatto positivo iniziale (rame) e al contatto negativo finale (zinco).
Anche tre patate di medie dimensioni possono produrre quasi 1,5 Volt.
Se, invece, riduci tutte le resistenze di transizione al massimo, e per questo:
- non utilizzare un chiodo come elettrodo di rame, ma lo stesso filo con cui è assemblato il circuito
- utilizzare la saldatura nei contatti
quindi solo 4 patate sono in grado di produrre fino a 12 volt!
Se la tua torcia economica è alimentata da tre batterie AA, avrai bisogno di circa 5 volt per accendersi correttamente. Cioè, quando si utilizzano fili ordinari, sono necessarie almeno tre volte più patate.
Per questo, a proposito, non è necessario cercare altri tuberi, è sufficiente tagliare quelli esistenti in più parti con un coltello. Quindi eseguire la stessa procedura con fili e borchie.
Inserire un perno zincato e uno di rame in ogni tubero tagliato. Di conseguenza, è del tutto possibile ottenere una tensione costante di oltre 5,5 V.
È possibile, in teoria, ottenere 5 volt da una singola patata e allo stesso tempo garantire che l'intero assemblaggio non sia più grande di una batteria da dito? È possibile e molto facile.
Taglia piccoli pezzi del nucleo dalle patate e posizionali tra elettrodi piatti, ad esempio monete di metalli diversi (bronzo, zinco, alluminio).
Alla fine, dovresti finire con qualcosa come un panino. Anche un solo pezzo di un tale gruppo è in grado di fornire fino a 0,5 V!
E se ne raccogli diversi insieme, il valore richiesto fino a 5 V sarà facilmente ottenuto in uscita.
Forza attuale
Sembrerebbe che tutto, l'obiettivo sia stato raggiunto, e resta solo da trovare un modo per collegare il cablaggio ai contatti di alimentazione della torcia o dei LED.
Tuttavia, dopo aver eseguito questa procedura e aver assemblato una costruzione non debole di più carte, rimarrai molto deluso dal risultato finale.
I LED a bassa potenza ovviamente si illumineranno, dopotutto, hai ancora ricevuto tensione. Tuttavia, il livello di luminosità del loro bagliore sarà catastroficamente debole. Perché sta succedendo?
Perché, sfortunatamente, una cella così galvanica fornisce una corrente trascurabile. Sarà così piccolo che nemmeno tutti i multimetri possono misurarlo.
Qualcuno penserà, poiché non c'è abbastanza corrente, è necessario aggiungere più patate e tutto funzionerà.
Naturalmente, un aumento significativo dei tuberi aumenterà la tensione di lavoro.
Quando dozzine e centinaia di patate sono collegate in serie, la tensione aumenterà, ma la cosa più importante non sarà: capacità sufficiente per aumentare la forza attuale.
E tutto questo design non sarà razionalmente adatto.
Il modo pratico con le patate lesse
Tuttavia, esiste un modo semplice per aumentare la potenza di una batteria del genere e ridurne le dimensioni? Si C'è.
Ad esempio, se per questo scopo non usi patate crude, ma bollite, la potenza di una tale fonte di elettricità aumenta più volte!
Usa una vecchia batteria C (R14) o D (R20) per un design compatto e conveniente.
Rimuovi tutto il contenuto all'interno (ovviamente, ad eccezione dell'asta di grafite).
Invece di riempire, riempire l'intero spazio con patate bollite.
Quindi assemblare la batteria in ordine inverso.
La parte in zinco del vecchio involucro della batteria gioca un ruolo essenziale qui.
L'area totale delle pareti interne è molto più grande di quella dei garofani attaccati alle patate crude.
Da qui l'elevata potenza ed efficienza.
Uno di questi alimentatori fornirebbe facilmente quasi 1,5 volt, così come una piccola batteria AA.
Ma la cosa più importante per noi non sono i volt, ma i milliampere. Quindi, un tale aggiornamento "bollito" è in grado di fornire una corrente fino a 80mA.
Queste batterie possono alimentare un ricevitore o un orologio elettronico a LED.
Inoltre, l'intero assemblaggio funzionerà non per secondi, ma per diversi minuti (fino a dieci). Più batterie e patate, più durata della batteria.
Batteria al limone
Batteria acetica. Un vassoio per cubetti di ghiaccio può aiutarti a progettare una batteria multicella con aceto come elettrolita. Utilizzare viti zincate e filo di rame come elettrodi. Dopo aver riempito la batteria di aceto e aver collegato una lampada LED ad essa, prova a riempire gradualmente e mescolare sale da cucina nelle celle: la luminosità del bagliore crescerà davanti ai nostri occhi.
Frutti succosi, patate novelle e altri alimenti possono servire da cibo non solo per le persone, ma anche per gli elettrodomestici. Per ottenere elettricità da loro, hai bisogno di un chiodo o una vite zincata (cioè quasi tutti i chiodi o le viti) e un pezzo di filo di rame. Per registrare la presenza di elettricità, un multimetro domestico tornerà utile e una lampada a LED o anche una ventola alimentata a batterie aiuterà a dimostrare più chiaramente il successo.
Schiacciare il limone tra le mani per abbattere le tramezze interne, ma non danneggiare la scorza. Inserire il chiodo (vite) e il filo di rame in modo che gli elettrodi siano il più vicini possibile l'uno all'altro, ma non a contatto. Più sono vicini gli elettrodi, meno è probabile che siano separati da una partizione all'interno del frutto. A sua volta, migliore è lo scambio ionico tra gli elettrodi all'interno della batteria, maggiore è la sua potenza.
L'essenza dell'esperimento era di posizionare gli elettrodi di rame e zinco in un ambiente acido, sia esso un bagno al limone o all'aceto. Il chiodo fungerà da elettrodo negativo o anodo. Il filo di rame è designato come elettrodo positivo o catodo.
In un ambiente acido, si verifica una reazione di ossidazione sulla superficie dell'anodo, durante la quale vengono rilasciati elettroni liberi. Ogni atomo di zinco lascia due elettroni. Il rame è un forte agente ossidante e può attrarre gli elettroni rilasciati dallo zinco. Se chiudi un circuito elettrico (collega una lampadina o un multimetro a una batteria improvvisata), gli elettroni fluiranno dall'anodo al catodo attraverso di esso, cioè l'elettricità apparirà nel circuito.
