Опинившись на безлюдному острові, сучасний Робінзон міг би не відмовляти собі в задоволенні користуватися плеєром, смартфоном або кишеньковим ліхтариком за умови, що він умів би видобувати електрику з кокосів і бананів. Напевно багато хто з курсу фізики пам’ятають або чули, що з звичайної картоплі, і не тільки з нього, можна добути трохи електрики.

Що для цього необхідно, і можливо таким способом запалити малопотужний ліхтарик, світлодіодні годинник, що живляться від круглих батарейок 1-2 Вольт або змусити працювати радіоприймач? І так і ні, давайте розбиратися детальніше.

Щоб зрозуміти, що напруга з картоплі це не вигадка, а цілком реальна річ, досить увіткнути в одну картоплину гострі щупи від мультиметра і ви відразу ж побачите на екрані декілька мілівольт.

Якщо трохи ускладнити конструкцію, наприклад з одного боку в бульбу вставити мідний електрод або бронзову монету, а з іншого боку що-небудь алюмінієве або оцинковане, то рівень напруги істотно зросте.

Сік картоплі містить розчинені солі й кислоти, які є по суті природним електролітом.

До речі, з однаковим успіхом можна використовувати для цього лимони, апельсини, яблука. Таким чином, всі ці продукти можуть живити не тільки людей, але і електроприлади.

Всередині таких фруктів і овочів, із-за окислення, з зануреного анода (оцинкований контакт) будуть витікати електрони. А вони будуть притягатися до іншого контакту — мідному.

При цьому не плутайте, електрика тут утворюється не безпосередньо з картоплі. Воно добре виробляється саме завдяки хімічним процесам між трьома елементами:

  • цинк
  • мідь
  • кислота

І саме цинковий контакт тут служить як расходка. Всі електрони витікають з нього. При певних умовах навіть земляна грунт може дати електрика. Головна умова — її кислотність.

Земляна батарейка

Підвищена кислотність грунту — проблема для агрономів, але радість для електротехніків. Вміст іонів водню і алюмінію в землі дозволяє буквально увіткнути в горщик дві палиці (як правило, цинковий і мідний) і отримати електрику. Наш результат — 0,2 В. Для поліпшення результату ґрунт варто полити.

Важливо розуміти: електрика виробляється не з лимона або картоплі. Це зовсім не та енергія хімічних зв’язків в органічних молекулах, яка засвоюється нашим організмом в результаті споживання їжі. Електроенергія виникає завдяки хімічним реакціям з участю цинку, міді і кислоти, і в нашій батарейці саме цвях служить витратним матеріалом.

Збірка батарейки з картоплі

Отже, ось що необхідно для складання більш або менш ємнісної батареї:

Картопля, кілька штук, так як від однієї толку буде мало.

Мідні, бажано одножильні дроти, ніж перетином більше, тим краще.

Оцинковані і мідні цвяхи або шурупи (можна використовувати просто дріт).

Цвяхи якраз таки і будуть відігравати основну роль у виробленні електрики для ліхтарика, оцинковані — це мінусовій контакт (анод), обмедненные — це плюс (катод).

 

Якщо застосувати замість оцинкованих прості цвяхи, то ви втратите в напрузі до 40-50%. Але як варіант, працювати все одно буде.

Те ж саме відноситься і до застосування алюмінієвого дроту замість цвяхів. При цьому, збільшення відстані між електродами в одній картоплині особливої ролі не грає.

Берете мідні дроти (моно жилу) перетином 1,5-2,5 мм 2, довжиною 10-15см. Зачищаєте їх від ізоляції і приматываете до гвоздику.

Найкраще звичайно припаяти, тоді і втрати напруги будуть набагато менше.

Один мідний цвях з одного боку проводу, а оцинкований з іншого.

Далі розкладаєте картоплини і послідовно встромляєте в них цвяхи. При цьому в кожен бульба встромляються різні цвяхи, від різних пар проводів. Тобто в кожну картоплю у вас повинен бути увіткнутий одні цинковий контакт і один мідний.

З’єднуються різні бульби між собою, лише через цвяхи з різних матеріалів — мідь+цинк — мідь+цинк і т. д.

Заміри напруги

Припустимо у вас три картохи, і ви з’єднали їх між собою вищеописаним чином. Щоб дізнатися, яке ж напруга вийшло, скористайтесь мультиметром.

 

Перемикаєте його в режим вимірювання ПОСТІЙНОЇ напруги і підключаєте вимірювальні щупи до провідникам крайніх картоплин, тобто до початкового плюсового контакту (мідь) і кінцевому мінусового (цинк).

Навіть на трьох картофелинах середнього розміру можна отримати майже 1,5 Вольта.

Якщо ж максимально зменшити всі перехідні опору, а для цього:

  • в якості мідного електрода використовувати не цвях, а саму дріт, якою збирається схема
  • в контактах застосувати пайку

всього 4 картоплі здатні видати до 12 вольт!

Якщо ваш дешевий ліхтарик живиться від трьох пальчикових батарейок, то для успішного його світіння вам знадобиться близько 5 вольт. Тобто, картоплин при використанні звичайних проводів потрібно мінімум в три рази більше.

Для цього до речі, не обов’язково шукати додаткові бульби, досить ножем розрізати існуючі на кілька частин. Після чого виконати з проводками і гвоздиками всю ту ж саму процедуру.

У кожен розрізаний бульба послідовно вставити один оцинкований і один мідний гвоздик. В підсумку цілком реально отримати постійну напругу більше ніж 5,5 В.

 

А можна теоретично з однією єдиною картоплі, отримати 5 вольт і при цьому домогтися того, щоб вся збірка за розміром була не більше пальчикової батарейки? Можна і дуже легко.

Відрізаєте маленькі шматочки серцевини з картоплі, і прокладаєте їх між плоскими електродами, наприклад монетками з різного металу (бронза, цинк, алюміній).

В результаті у вас повинно вийти щось на зразок сендвіча. Навіть один такий шматочок складання здатний давати до 0,5 В!

А якщо зібрати їх кілька штук разом, то необхідне значення до 5В легко вийде на виході.

Сила струму

Здавалося б, усе, мета досягнута, залишилося тільки знайти спосіб підключити проводки до контактів живлення ліхтарика або світлодіодів.

Однак зробивши таку процедуру і зібравши не слабку конструкцію з декількох картох, ви будете дуже сильно розчаровані підсумковим результатом.

 

Малопотужні світлодіоди звісно будуть світитися, як-ніяк напруга ви все-таки отримали. Однак рівень яскравості їх світіння буде катастрофічно тьмяним. Чому так відбувається?

Тому що, на жаль, такий гальванічний елемент дає мізерно низький струм. Він буде настільки малим, що навіть не всі мультиметри здатні його заміряти.

Хтось подумає, раз не вистачає струму, потрібно додати ще побільше картоплі і все вийде.

Безумовно, істотне збільшення бульб дозволить підняти робочу напругу.

При послідовному з’єднанні десятків і сотень картоплин, збільшиться напруга, але не буде самого головного — достатньої ємності для збільшення сили струму.

Та й вся ця конструкція не буде раціонально придатною.

Практичний спосіб з вареною картоплею

Але все-таки, є простий спосіб, як підвищити потужність такої батареї і зменшити габарити? Так, є.

Наприклад, якщо для цієї мети використовувати не сиру, а варену картоплю, то потужність такого джерела електрики збільшується в кілька разів!

 

Щоб зібрати зручну компактну конструкцію, скористайтесь корпусом від старої батарейки формату С (R14) або D(R20).

Видаляєте всі вміст всередині (природно, крім графітового стрижня).

Замість начинки весь простір заповнюєте вареною картоплею.

Після чого збираєте конструкцію батарейки в зворотному порядку.

Цинкова частина корпусу старої батарейки, тут відіграє істотну роль.

Загальна площа внутрішніх стінок виходить набагато більшої, ніж просто застромлені гвоздики в сиру бульбу.

Звідси і велика потужність і ККД.

Один такий джерело живлення буде легко видавати майже 1,5 вольта, також як і маленька пальчикова батарейка.

Але найголовніше для нас це не вольти, а міліампери. Так от, така «варена» модернізація, здатна забезпечити струм до 80мА.

Такими батареями можна підключити приймач або електронні світлодіодні годинник.

Причому вся збірка пропрацює вже не секунди, а кілька хвилин (до десяти). Більше батарейок і картохи, більше автономного часу роботи.

 

Лимонна батарейка

Оцтова батарейка. Форма для льоду допоможе сконструювати многоэлементную батарею з оцтом в якості електроліту. Використовуйте оцинковані шурупи і мідний дріт в ролі електродів. Заправивши батарею оцтом і підключивши до неї світлодіодну лампу, спробуйте поступово засипати і розмішувати кухонну сіль у клітинках: яскравість світіння буде рости на очах.

Соковиті фрукти, молода картопля та інші харчові продукти можуть служити живленням не тільки для людей, але і для електроприладів. Щоб добути з них електрика, знадобляться оцинкований цвях або шуруп (тобто практично будь цвях або шуруп) і відрізок мідного дроту. Щоб зафіксувати присутність електрики, нам знадобиться побутової мультиметр, а більш наочно продемонструвати успіх допоможе світлодіодний світильник або навіть вентилятор, розраховані на живлення від батарей.

Розімніть лимон в руках, щоб зруйнувати внутрішні перегородки, але не пошкодите шкірку. Увіткніть цвях (ножиці) і мідний дріт так, щоб електроди розташовувалися якомога ближче один до одного, але не стикалися. Чим ближче будуть перебувати електроди, тим менша ймовірність, що вони будуть розділені перегородкою всередині фрукта. У свою чергу, чим краще іонний обмін між електродами всередині батарейки, тим більше її потужність.

 

Суть досвіду полягає в тому, щоб помістити мідний і цинковий електроди в кислу середу, будь то лимон або ванночка з оцтом. Цвях послужить нам негативним електродом, або анодом. Мідний дріт призначимо позитивним електродом, або катодом.

У кислому середовищі на поверхні анода протікає реакція окислення, в процесі якої виділяються вільні електрони. З кожного атома цинку йде два електрона. Мідь — сильний окислювач, і вона може притягувати електрони, звільнені цинком. Якщо замкнути електричне коло (підключити до імпровізованої батарейці лампочку або мультиметр), електрони потечуть від анода до катода через неї, тобто в ланцюзі виникне електрика.

Дякую за інтерес. Оцінюйте, коментуйте, діліться, підписуйтесь.

Теги: Електрика Досліди