A sivatagi szigeten tartózkodva a modern Robinson élvezhette egy lejátszó, okostelefon vagy zseblámpa használatának örömét, feltéve, hogy kivonhat áramot kókuszdióból és banánból.
A fizika tanfolyamai közül természetesen sokan emlékeznek rá vagy hallották, hogy a szokásos burgonya, és nem csak tőlük kaphat villamos energiát.
Mire van szükség ehhez, és lehet-e ilyen módon kis energiájú zseblámpát, egy 1-2 V feszültségű kerek elemmel működő LED-es órát világítani, vagy egy rádióvevő működni?
És igen és nem, nézzünk közelebbről.
Ahhoz, hogy megértsük, hogy a burgonya feszültsége nem egy kitalálás, hanem egy nagyon valóságos dolog, elegendő, ha a multiméterről egy éles szondát egyetlen burgonyába ragasztunk, és azonnal több millivoltot lát a képernyőn.
Ha például kissé bonyolítja a szerkezetet, például dugjon réz elektródát vagy bronz érmét az egyik oldalon a gumóba, a másik oldalán pedig valami alumíniumba vagy horganyzottba, akkor a feszültségszint jelentősen megnő.
A burgonyalé oldott sókat és savakat tartalmaz, amelyek lényegében természetes elektrolitok.
Promóciós videó:
Egyébként a citrom, a narancs, az alma ugyanolyan sikeresen felhasználható. Így ezek a termékek nemcsak embereket, hanem elektromos készülékeket is táplálkozhatnak.
Az ilyen gyümölcsökben és zöldségekben az oxidáció következtében az elektronok eljutnak az alámerült anódból (horganyzott érintkező). És vonzzák őket egy másik kapcsolat - a réz. Ne tévessze össze ugyanakkor, mert az áramot itt nem közvetlenül a burgonya termelte. A három elem közötti kémiai folyamatoknak köszönhetően jól előállítható:
- cink
- réz
- sav
És itt a cink-érintkező szolgál fogyóeszközként. Valamennyi elektron elfolyik tőle. Bizonyos körülmények között még a földi talaj is szolgáltat energiát. A fő feltétel a savassága.
Földes akkumulátor
A talaj megnövekedett savassága problémát jelent az agronómusok számára, ám öröm a villamosmérnökök számára. A föld hidrogén- és alumínium-ion tartalma lehetővé teszi, hogy szó szerint két botot (mint általában, cink és réz) ragasztunk a fazékba, és áramot kapjunk. Eredményünk 0,2 V. Az eredmény javítása érdekében a talajt meg kell itatni.
Fontos megérteni, hogy a villamos energiát nem citromból vagy burgonya termelik. Ez egyáltalán nem a kémiai kötések energiája a szerves molekulákban, amelyet a test felszívódik az élelmiszer-fogyasztás eredményeként. Az elektromosságot cink, réz és sav vegyi reakciók során állítják elő, és elemünkben a köröm szolgál fogyóeszközként.
Egy elem összeállítása burgonyából
Tehát itt van egy többé-kevésbé kapacitív akkumulátor összeszereléséhez szükséges:
Burgonya, több darab, mivel az egyiknek kevés hasznos lesz.
Réz, lehetőleg egymagos huzalok, minél nagyobb a keresztmetszet, annál jobb.
Horganyzott és réz szegek vagy csavarok (csak huzal használható).
A körmök nagy szerepet játszanak a zseblámpa áramtermelésében, a horganyzott körmök negatív érintkezést képeznek (anód), a rézbevonatú köröm plusz (katód).
Ha horganyzott helyett egyszerű szöget használ, akkor a feszültség akár 40-50% -át is elveszíti. De opcióként továbbra is működni fog.
Ugyanez vonatkozik az alumínium huzal szögek helyett történő használatára. Ugyanakkor az egyik burgonya elektródái közötti távolság növekedése nem játszik különösebb szerepet.
Vegyen rézhuzalokat (egymagos), 1,5–2,5 mm2 keresztmetszettel, 10–15 cm hosszú. Távolítsa el őket a szigeteléstől, és kösse össze a szegfűvel.
A legjobb természetesen forrasztani, akkor a feszültségveszteség sokkal kisebb.
Az egyik rézszöge a huzal egyik oldalán, a másik oldalon horganyzott.
Ezután fektesse le a burgonyát, és következetesen ragasszon a körmökbe. Ebben az esetben az egyes gumókba különféle szögek vannak ragasztva, különböző huzalpárokból. Vagyis mindegyik burgonyánál legyen egy cink- és egy rézérintkező.
Különböző gumók kapcsolódnak egymáshoz, csak különböző anyagból - réz + cink - réz + cink stb. Készült szögek révén
Feszültségmérések
Tegyük fel, hogy három burgonya van, és összekapcsolta őket a fent leírtak szerint. Multiméter segítségével megtudhatja, hogy mi a feszültség.
Kapcsolja át az egyenfeszültség mérési üzemmódba, és csatlakoztassa a mérőszondákat a szélsőséges burgonya vezetőivel, azaz a kezdeti pozitív érintkezéshez (réz) és a végső negatív kontaktushoz (cink).
Még három közepes méretű burgonya képes előállítani majdnem 1,5 Voltot.
Ha azonban maximálisan csökkenti az összes átmeneti ellenállást, és ehhez:
- ne használjon szöget réz elektródaként, hanem azt a huzalt, amelyhez az áramkör össze van szerelve
- Használjon forrasztást az érintkezőkben
akkor csak 4 burgonya képes akár 12 V feszültség elérésére is!
Ha olcsó zseblámpáját három AA elem táplálja, akkor kb. 5 voltra van szüksége a sikeres izzáshoz. Vagyis normál huzalok használatakor legalább háromszor több burgonyára van szüksége.
Ehhez egyébként nem kell további gumókat keresni, elegendő a meglévőket késsel több részre vágni. Ezután végezze el ugyanezt az eljárást huzalokkal és csapokkal.
Helyezzen be egy galvanizált és egy rézcsapot minden vágott gumóba. Ennek eredményeként nagyon lehetséges, hogy az állandó feszültség meghaladja az 5,5 V-ot.
Elméletileg lehetséges-e 5 voltot kapni egyetlen burgonyáról, és ezzel egyidejűleg ellenőrizni, hogy az egész egység ne legyen nagyobb, mint egy ujj-elem? Ez lehetséges és nagyon egyszerű.
Vágja le a mag apró darabjait a burgonyáról, és tegye őket lapos elektródák közé, például különféle fémek érmékre (bronz, cink, alumínium).
Végül olyasmi, mint egy szendvics. Még egy darab ilyen szerelvény is képes 0,5 V-os áramfelvételre!
És ha ezek közül többet összegyűjt, akkor a szükséges 5 V-os értéket könnyen meg lehet kapni a kimeneten.
Jelenlegi erő
Úgy tűnik, hogy mindent, a célt elérték, és csak arra van mód, hogy megtaláljuk a vezetékeket a zseblámpa vagy a LED-ek tápcsatlakozóihoz.
Ha azonban elvégezte ezt az eljárást, és összegyűjtötte a több kártya nem gyenge konstrukcióját, nagyon csalódott lesz a végeredmény.
Az alacsony fogyasztású LED-ek természetesen kigyulladnak, elvégre még mindig feszültséget kapott. Világosságuk fényereje azonban katasztrofálisan elmosódik. Miért történik ez?
Mert sajnos egy ilyen galván cella elhanyagolható áramot ad. Olyan kicsi lesz, hogy még az összes multiméter sem képes mérni.
Valaki azt fogja gondolni, hogy mivel nincs elég áram, további burgonyát kell hozzáadnia, és minden működni fog.
A gumók jelentős növekedése természetesen növeli a munkafeszültséget.
Ha több tucat és száz burgonya van egymáshoz csatlakoztatva, a feszültség növekszik, de a legfontosabb nem: elegendő kapacitás az áramszilárdság növeléséhez.
És ez a kivitel nem lesz ésszerűen megfelelő.
A gyakorlati módszer főtt burgonyával
De mégis, létezik-e egy egyszerű módszer az ilyen akkumulátorok teljesítményének növelésére és méretének csökkentésére? Igen van.
Például, ha erre a célra nem nyers, hanem főtt burgonyát használ, akkor egy ilyen áramforrás teljesítménye többször nő!
Használjon régi C (R14) vagy D (R20) akkumulátort a kényelmes, kompakt kialakításhoz.
Távolítsa el az összes tartalmat a belsejéből (természetesen a grafitruda kivételével).
Töltés helyett töltse meg az egész helyet főtt burgonyával.
Ezután fordítsa el az akkumulátort.
A régi akkumulátor ház cinkrésze alapvető szerepet játszik ebben.
A belső falak teljes területe sokkal nagyobb, mint a szegfű csak a nyers burgonyába ragasztva.
Ezért nagy teljesítmény és hatékonyság.
Egy ilyen tápegység könnyedén közel 1,5 V-ot szolgáltatna, mint egy kis AA elem.
De nekünk a legfontosabb dolog nem a volt, hanem a milliamper. Tehát egy ilyen "főtt" frissítés akár 80mA áramot képes biztosítani.
Ezek az elemek táplálhatnak vevőt vagy elektronikus LED-órát.
Sőt, a teljes szerelvény nem másodpercekig, hanem néhány percig (akár tíz) működni fog. Több elem és burgonya, annál hosszabb az élettartam.
Citrom akkumulátor
Ecet akkumulátor. A jégkocka-tálca segít Önnek egy többcellás akkumulátor megtervezésében, ecetet tartalmazó elektrolitként. Elektródaként horganyzott csavarokat és rézhuzalokat használjon. Miután az akkumulátort ecettel feltöltötte, és egy LED-lámpát hozzá csatlakoztatott, próbálja meg fokozatosan feltölteni és keverni az asztali sót a cellákban: a világosság fénye növekszik a szemünk előtt.
A lédús gyümölcsök, fiatal burgonya és egyéb ételek nemcsak emberek, hanem elektromos készülékek számára is táplálkozhatnak. Ha tőlük villamos energiát szeretne kapni, szüksége van horganyzott szögre vagy csavarra (vagyis szinte minden szögre vagy csavarra) és egy darab rézhuzalra. Az elektromos áram jelenlétének felméréséhez hasznos lesz egy háztartási multiméter, és egy LED-lámpa, vagy akár akkumulátorral működtetett ventilátor segít a siker világosabb bemutatásában.
Massza meg a citromot a kezedben, hogy lebontja a belső válaszfalakat, de ne károsítsa a bőrt. Helyezze be a szöget (csavart) és a rézhuzalt úgy, hogy az elektródok a lehető legközelebb legyenek egymáshoz, de ne érjenek hozzá. Minél közelebb vannak az elektródák, annál kevésbé valószínű, hogy elválasztják őket a gyümölcs belsejében lévő válaszfallal. Viszont minél jobb az ioncsere az akkumulátoron belüli elektródok között, annál nagyobb az akkumulátor teljesítménye.
A kísérlet lényege az volt, hogy a réz- és cink-elektródokat savas környezetbe helyezzük, legyen az egy citrom- vagy ecetfürdő. A köröm negatív elektródként vagy anódként szolgál. A rézvezetéket pozitív elektródnak vagy katódnak nevezzük.
Savas környezetben oxidációs reakció zajlik az anód felületén, amelynek során szabad elektronok szabadulnak fel. Minden cinkatom két elektronot hagy. A réz erős oxidálószer és vonzza a cink által felszabadult elektronokat. Ha bezár egy elektromos áramkört (villanykörtét vagy multimétert csatlakoztat egy improvizált akkumulátorhoz), az elektronok az anódon keresztül a katód felé áramolnak, vagyis az áramkörben áram jelenik meg.