Ток от солений слабенький, зато и никакого ущерба окружающей среде.
Зачем нужны соленые огурцы? Странный вопрос. Но только не для Вячеслава Калевича. Он открыл, что хрустящий деликатес — это еще и маленькая электростанция.
Это как иллюстрация того, что все гениальное просто. Перечень необходимого для эксперимента оборудования девятиклассник сопровождает эпитетом «обычный»: оцинкованный гвоздь, медная монета, медный же провод, соленые огурцы или помидоры.
Один огурец или помидор дают напряжение чуть меньше одного вольта. Два соленых овоща заменяют привычную пальчиковую батарейку. И вот уже загорается светодиодная лампочка. Вячеслав продолжает эксперимент. На тарелке разложена электрическая цепь из 6 помидоров.
А все началось с факультатива по физике. Школьники изучали опыт более чем вековой давности по получению тока из лимона. Решили повторить. Получилось, как у Жванецкого: включаешь — не работает. Должно работать, не сдавался Вячеслав, но заморским фруктам предпочел овощи со своего огорода. И получил-таки электричество.
«Огурцы похожи на принцип действия обычной батарейки щелочной. Внутри происходит химическая реакция, где разделяются заряды. В огурцах и помидорах происходит точно такая же реакция. У нас соль разлагается на ионы натрия и хлора», — поясняет учитель физики Валентина Синкевич.
О своем открытии Вячеслав написал научную работу, победившую в республиканском конкурсе. Он предложил, как можно совместить получение электроэнергии с заботой о природе.
«Наш источник тока может заменить одну пальчиковую батарейку, а одна пальчиковая батарейка способна загрязнить 20 квадратных метров земли, а в лесной зоне это место обитания одного дерева, одного крота, двух ежиков, а также нескольких тысяч дождевых червей», — рассказывает Вячеслав Калевич.
За этот сезон Вячеслав принес в жертву науке больше 20 банок солений. Научными опытами увлеклась вся семья. Чего только не перепробовали. Добывали электричество из картофеля, капусты, яблок, моркови… Да и огурцы с помидорами сгодятся не любые. Самые энергичные — хрустящие.
«Помидоры мы использовали зеленые, они должны быть твердыми для того, чтобы были хорошим источником электрического тока. Огурцы тоже выбирали тверже», — говорит мама Вячеслава Калевича Светлана Калевич.
Теперь этому дому природные катаклизмы не страшны. Если вдруг ветер оборвет провода, надо взять банку соленых огурцов, соединить ее с фонариком, и будет свет.
Вячеслав уверен: соленые огурцы незаменимы в походных условиях, когда рядом нет электрической розетки. Можно хотя бы запустить электронные часы и узнать, сколько времени. А вот зарядить мобильный телефон или завести автомобиль не получится — мощности не хватит. Да и для того, чтобы телевизор посмотреть понадобится около двухсот тысяч банок соленых огурцов.
Сейчас школьник думает над тем, как сделать овощной аккумулятор более компактным.
Природные аккумуляторы электрической энергии, батарейка из фруктов – возможно ли это? Давайте попробуем разобраться с этим вопросом в нашей лаборатории.
Нужно отметить, что этот эксперимент хорош своей простотой и наглядностью. Его можно использовать как для школьного научного проекта (особенно, добавив теоретический раздел), так и в виде развлечения устроив неплохую презентацию, например, для друзей. Замечательно подойдет этот опыт и если вы просто решили с пользой провести время с ребенком – и весело, и познавательно!
В предыдущей статье об устройстве батарейки мы немного затронули историю создания батарейки, узнали, откуда в ней берется электричество, рассмотрели протекающие в гальваническом элементе процессы. А невероятно полезный метод познания окружающего мира под названием «Что там внутри?» помог нам посмотреть, из чего состоит батарейка. Правда, пришлось разломать несколько гальванических элементов, но в этой статье, обещаю, мы ломать ничего не будем. Только созидать!
Что нам для этого понадобится? Как мы уже выяснили, любой гальванический элемент состоит из электродов и электролита. Следуя традиции, никаких экзотических или труднодоступных материалов мы использовать не будем. Если вам захочется повторить эксперимент, потребуется следующее:
- Овощи или фрукты, которые есть у вас под рукой. Только не говорите окружающим, для чего они вам нужны, а то в следующий раз, когда вам захочется, скажем, апельсинчика, вам не дадут – скажут, мол, опять собираешься продукты переводить 🙂 Они будут исполнять роль электролита в нашей партии батарейки (а точнее, содержащийся в них фруктовый сок, который благодаря фруктовым кислотам выполняет роль ионообменной среды).
- Железные и оцинкованные гвозди. Если нет оцинкованных гвоздей, можете взять кусочки оцинкованной жести. Если после предыдущей статьи по устройству батареек у вас остался цинковый корпус – самое время достать его из заветной коробочки. Как вы поняли, все это будет выполнять роль электродов.
- Несколько проводков. Я взял несколько жил от многожильного кабеля типа «витая пара». Провода нам нужны для того, чтобы организовать электрическую цепь – тот самый мостик, по которому электроны бегут от одного электрода к другому.
- Ну и конечно же нам потребуется потребитель тока – зачем нам электричество, если нам некуда его тратить. В качестве потребителя стОит использовать что-нибудь маломощное: например калькулятор или светодиод. Что-либо помощнее, например, лампу накаливания, брать не стоит. Хотя, последним замечанием можно пренебречь, если у вас перед домом стоит грузовик с лимонами.
Разложим компоненты на нашем лабораторном столе.
Зачищаем от изоляции концы проводов.
Начинаем погружать электроды в электролит. Ну а если по-простому – то втыкать гвозди и пластины в заготовленные съестные припасы. Сначала один электрод…
… а затем и другой.
На концах электродов закрепляем провода.
Гальванический элемент готов! Половинка лимона показывает почти полвольта.
Проделав все вышеописанные процедуры с яблоком, видим, что гальванический элемент из этого фрукта дает аналогичное напряжение.
Аналогичное напряжение обеспечивает и апельсин.
А вот лук преподнес сюрприз. Батарейка из него получилась высоковольтная 🙂
Рђ теперь давайте посмотрим, РЅР° что СЃРїРѕСЃРѕР±РЅР° РІСЃСЏ эта наша фруктово-электрическая братия. Конечно, каждый РёР· этих элементов мало РЅР° что способен. Разве что просто продемонстрировать СЃ помощью вольтметра, что электричество РѕРЅРё вырабатывают РЅР° самом деле. Гораздо более эффектным будет демонстрация работы потребителей тока РѕС‚ наших фруктовых батареек. Как СЏ уже отметил, напряжения, выдаваемого отдельным фруктовым гальваническим элементом, будет недостаточно для питания даже маломощных потребителей тока. Следовательно, нам нужно повысить напряжение. Ртого можно достигнуть путем соединения нескольких гальванических элементов РїРѕ последовательной схеме, С‚.Рµ. РІРѕС‚ так:
После соединения всех наших гальванических элементов в батарею получаем уже вполне солидное напряжение.
Попытаемся подключить светодиод (при подключении необходимо соблюсти полярность)… Горит.
Даже старый калькулятор, который я уже давно перестал считать рабочим, заработал от фруктовой батареи!
РќСѓ что Р¶, опыт удался! Как РІРёРґРёРј, батарейка РёР· фруктов вполне реальна. Конечно, как серьезный источник питания ее рассматривать нельзя. РќРѕ как отличный наглядный материал Рѕ РїСЂРёСЂРѕРґРµ электричества, который для непосвященных может выглядеть даже немного мистически, — вполне!
Удачи вам в ваших экспериментах!
Оказавшись на необитаемом острове, современный Робинзон мог бы не отказывать себе в удовольствии пользоваться плеером, смартфоном или карманным фонариком при условии, что он умел бы добывать электричество из кокосов и бананов.
Наверняка многие из курса физики помнят или слышали, что из обыкновенного картофеля, и не только из него, можно добыть немного электричества.
Что для этого необходимо, и возможно ли таким способом зажечь маломощный фонарик, светодиодные часы, питающиеся от круглых батареек 1-2Вольт или заставить работать радиоприемник?
И, да и нет, давайте разбираться подробнее.
Чтобы понять, что напряжение из картошки это не выдумка, а вполне реальная вещь, достаточно воткнуть в одну единственную картофелину острые щупы от мультиметра и вы тут же увидите на экране несколько милливольт.
Если немного усложнить конструкцию, например с одной стороны в клубень вставить медный электрод или бронзовую монетку, а с другой стороны что-нибудь алюминиевое или оцинкованное, то уровень напряжения существенным образом вырастет.
Сок картофеля содержит в себе растворенные соли и кислоты, которые являются по сути естественным электролитом.
Кстати, с одинаковым успехом можно использовать для этого лимоны, апельсины, яблоки. Таким образом, все эти продукты могут питать не только людей, но и электроприборы.
Внутри таких фруктов и овощей, из-за окисления, с погруженного анода (оцинкованный контакт) будут утекать электроны. А притягиваться они будут к другому контакту — медному. При этом не путайте, электричество здесь образуется не прямо из картошки. Оно хорошо вырабатывается именно благодаря химическим процессам между тремя элементами:
- цинк
- медь
- кислота
И именно цинковый контакт здесь служит как расходка. Все электроны утекают с него. При определенных условиях даже земляная почва может дать электричество. Главное условие — ее кислотность.
Земляная батарейка
Повышенная кислотность почвы — проблема для агрономов, но радость для электротехников. Содержание ионов водорода и алюминия в земле позволяет буквально воткнуть в горшок две палки (как обычно, цинковую и медную) и получить электричество. Наш результат — 0,2 В. Для улучшения результата почву стоит полить.
Важно понимать: электричество вырабатывается не из лимона или картошки. Это вовсе не та энергия химических связей в органических молекулах, которая усваивается нашим организмом в результате потребления пищи. Электроэнергия возникает благодаря химическим реакциям с участием цинка, меди и кислоты, и в нашей батарейке именно гвоздь служит расходным материалом.
Сборка батарейки из картошки
Итак, вот что необходимо для сборки более или менее емкостной батарейки:
Картошка, несколько штук, так как от одной толку будет мало.
Медные, желательно одножильные провода, чем больше сечением, тем лучше.
Оцинкованные и медные гвозди или шурупы (можно использовать просто проволоку).
Гвозди как раз таки и будут играть основную роль в выработке электричества для фонарика, оцинкованные — это минусовой контакт (анод), обмедненные — это плюс (катод).
Если применить вместо оцинкованных простые гвозди, то вы потеряете в напряжении до 40-50%. Но как вариант, работать все равно будет.
То же самое относится и к применению алюминиевой проволоки вместо гвоздей. При этом, увеличение расстояния между электродами в одной картофелине особой роли не играет.
Берете медные провода (моно жилу) сечением 1,5-2,5мм2, длиной 10-15см. Зачищаете их от изоляции и приматываете к гвоздику.
Лучше всего конечно припаять, тогда и потери напряжения будут гораздо меньше.
Один медный гвоздь с одной стороны провода, а оцинкованный с другой.
Далее раскладываете картофелины и последовательно втыкаете в них гвозди. При этом в каждый клубень втыкаются разные гвозди, от разных пар проводов. То есть в каждую картошку у вас должен быть воткнут одни цинковый контакт и один медный.
Соединяются разные клубни между собой, только через гвозди из различных материалов — медь+цинк — медь+цинк и т.д.
Замеры напряжения
Допустим у вас три картохи, и вы соединили их между собой вышеописанным образом. Чтобы узнать какое же напряжение получилось, воспользуйтесь мультиметром.
Переключаете его в режим измерения ПОСТОЯННОГО напряжения и подключаете измерительные щупы к проводникам крайних картофелин, т.е. к начальному плюсовому контакту (медь) и конечному минусовому (цинк).
Даже на трех картофелинах среднего размера можно получить почти 1,5 Вольта.
Если же по максимуму уменьшить все переходные сопротивления, а для этого:
- в качестве медного электрода использовать не гвоздь, а саму же проволоку, которой собирается схема
- в контактах применить пайку
то всего 4 картошки способны выдать до 12 вольт!
Если ваш дешевый фонарик запитывается от трех пальчиковых батареек, то для успешного его свечения вам понадобится порядка 5 вольт. То есть, картошек при использовании обычных проводов нужно минимум в три раза больше.
Для этого кстати, не обязательно искать дополнительные клубни, достаточно ножом разрезать существующие на несколько частей. После чего проделать с проводками и гвоздиками всю ту же самую процедуру.
В каждый разрезанный клубень последовательно вставить один оцинкованный и один медный гвоздик. В итоге вполне реально получить постоянное напряжение более чем 5,5В.
А можно ли теоретически из одной единственной картошки, получить 5 вольт и при этом добиться того, чтобы вся сборка по размеру была не больше пальчиковой батарейки? Можно и очень легко.
Отрезаете маленькие кусочки сердцевины с картошки, и прокладываете их между плоскими электродами, например монетками из разного металла (бронза, цинк, алюминий).
В итоге у вас должно получится что-то наподобие сэндвича. Даже один кусочек такой сборки способен давать до 0,5В!
А если собрать их несколько штук вместе, то требуемое значение до 5В легко получится на выходе.
Сила тока
Казалось бы все, цель достигнута, и осталось только найти способ подключить проводки к контактам питания фонарика или светодиодов.
Однако проделав такую процедуру и собрав не слабую конструкцию из нескольких картох, вы будете очень сильно разочарованы итоговым результатом.
Маломощные светодиоды конечно будут светиться, как-никак напряжение вы все-таки получили. Однако уровень яркости их свечения будет катастрофически тусклым. Почему так происходит?
Потому что, к сожалению, такой гальванический элемент дает ничтожно низкий ток. Он будет настольно малым, что даже не все мультиметры способны его замерить.
Кто-то подумает, раз не хватает тока, нужно добавить еще побольше картошки и все получится.
Безусловно, существенное увеличение клубней позволит поднять рабочее напряжение.
При последовательном соединении десятков и сотен картошек, увеличится напряжение, но не будет самого главного — достаточной емкости для увеличения силы тока.
Да и конструкция вся эта не будет рационально пригодной.
Практичный способ с варенной картошкой
Но все-таки, есть ли простой способ, как повысить мощность такой батарейки и уменьшить габариты? Да, есть.
Например, если для этой цели использовать не сырую, а варенную картошку, то мощность такого источника электричества увеличивается в несколько раз!
Чтобы собрать удобную компактную конструкцию, воспользуйтесь корпусом от старой батарейки формата С (R14) или D(R20).
Удаляете все содержимое внутри (естественно, кроме графитового стержня).
Вместо начинки все пространство заполняете варенной картошкой.
После чего собираете конструкцию батарейки в обратном порядке.
Цинковая часть корпуса старой батарейки, здесь играет существенную роль.
Общая площадь внутренних стенок получается гораздо большей, чем просто воткнутые гвоздики в сырую картоху.
Отсюда и большая мощность и КПД.
Один такой источник питания будет легко выдавать почти 1,5 вольта, также как и маленькая пальчиковая батарейка.
Но самое главное для нас это не вольты, а миллиамперы. Так вот, такая «вареная» модернизация, способна обеспечить ток до 80мА.
Такими батарейками можно запитать приемник или электронные светодиодные часы.
Причем вся сборка проработает уже не секунды, а несколько минут (до десяти). Больше батареек и картохи, больше автономного времени работы.
Лимонная батарейка
Уксусная батарейка. Формочка для льда поможет сконструировать многоэлементную батарею с уксусом в качестве электролита. Используйте оцинкованные шурупы и медную проволоку в роли электродов. Заправив батарею уксусом и подключив к ней светодиодную лампу, попробуйте постепенно засыпать и размешивать поваренную соль в ячейках: яркость свечения будет расти на глазах.
Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Чтобы добыть из них электричество, понадобятся оцинкованный гвоздь или шуруп (то есть практически любой гвоздь или шуруп) и отрезок медной проволоки. Чтобы зафиксировать присутствие электричества, нам пригодится бытовой мультиметр, а более наглядно продемонстрировать успех поможет светодиодный светильник или даже вентилятор, рассчитанные на питание от батареек.
Разомните лимон в руках, чтобы разрушить внутренние перегородки, но не повредите кожуру. Воткните гвоздь (шуруп) и медную проволоку так, чтобы электроды располагались как можно ближе друг к другу, но не соприкасались. Чем ближе будут находиться электроды, тем меньше вероятность, что они окажутся разделены перегородкой внутри фрукта. В свою очередь, чем лучше ионный обмен между электродами внутри батарейки, тем больше ее мощность.
Суть опыта в том, чтобы поместить медный и цинковый электроды в кислую среду, будь то лимон или ванночка с уксусом. Гвоздь послужит нам отрицательным электродом, или анодом. Медную проволоку назначим положительным электродом, или катодом.
В кислой среде на поверхности анода протекает реакция окисления, в процессе которой выделяются свободные электроны. С каждого атома цинка уходит два электрона. Медь — сильный окислитель, и она может притягивать электроны, освобожденные цинком. Если замкнуть электрическую цепь (подключить к импровизированной батарейке лампочку или мультиметр), электроны потекут от анода к катоду через нее, то есть в цепи возникнет электричество.
- Общество (4430)
- Видео (1647)
- Политика (853)
- История (717)
- Стиль жизни (616)
- Здоровье (583)
- Реклама (522)
- Кулинария (430)
- Человек, планета, вселенная (264)
- Еда и человек (244)
- Юмор (226)
- Вооружения (201)
- Наш дом (133)
- Авто (113)
- Компьютеры, интернет, технологии (73)
- Любовь и отношения (53)
- Животные (49)
- Поэзия (46)
- Туризм и путешествия (46)
- Таинственное, предсказания, эзотерика (44)
- Танки и Танкисты (32)
- Маркетологи уничтожат человечество (22)
- Разговоры о сексе (20)
- Игры (17)
- Как богатый человек притягивает деньги в свою жизн (15)
- Иван-чай (кипрей, копорский чай) (10)
- Уроки рисования (5)
- Жена может помочь мужу сколотить целое состояние (1)
- Ткань которая оставит дизайнеров без работы (1)
- Женская красота с кошачьей грацией (1)
- Что делает погоду в жизни (1)
- Зачем мужчина бьёт женщину (1)
- Всемирное переселение (1)
- Почему в наше время иностранец лучше чем русский р (1)
- Дерево в руках настоящего мастера (1)
- Место человека в этой жизни (1)
- По оценкам ООН на земле семь миллиардов жителей, н (1)
- Зачем русским уезжать на работу в Америку (1)
- На какие вечеринки ходят самые модные собаки (1)
- Ювелирное украшение для ford своими руками (1)
- Самая правильная ложка для ребёнка (1)
- Что это за вид спорта футдаблбол (1)
- Соревнования девушек с пит-стопа (1)
- Сегодня может вспыхнуть новый конфликт между США и (1)
- Энергия партнёрства или как выйти замуж и родить р (1)
- Топ самых полезных для организма продуктов на осен (1)
- Какая у тебя жизнь или понятие судьба и как ей упр (1)
- Ребёнок — зеркало семьи (1)
- Знакомство с мужчиной — правила охоты (1)
- Горнолыжный курорт на небоскрёбе (1)
- Карнавал который проходит каждый год в Ноттинг-Хил (1)
- У США больше нет золота, доллар стоит не дороже ку (1)
- Новый вид спорта — ловить яйцо. (1)
- А в других странах все богачи согласны платить нал (1)
- Интуиция человека! Как развить это чувство? (1)
- Мир спорта. Видео Кличко против Адамека (1)
- От чего зависит размер мужских половых органов. (1)
- Человек творящий чудеса. Волхвы, мольфары, характе (1)
- Врачи доказали, что мысль материальна. (1)
- Погода после тайфуна «Талас» (1)
- Препарат который смещает биологические ритмы челов (1)
- Дар предвидение может быть у каждого человека (1)
- Что президент делает в Твиттере ? (1)
- Какой макияж поможет устроиться на высокооплачивае (1)
- Alexandra Stan засветилась в Москве (1)
- Пески времени или Основа истины Блаватской (1)
- Какая компания будет получать больше пользователей (1)
- Разум — энергия!Человек сам создаёт свою реальност (1)
- Есть способ приумножить свой миллион (1)
- Мила Йовович предстала пред мужем открытой и нагой (1)
- Как баба-яга попала в наш дом. (1)
- Может ли восточный стиль мышления изменить жизнь ч (1)
- Тест: Три Слова Которые Характеризуют Вас (1)
- Где искать своё счастье? (1)
- Как привлечь пользователя Facebook на свою страниц (1)
- Что скрывает сон человека? (1)
- Большинство миллиардеров живет в Москве (1)
- Земля в эпоху «Шестого солнца» (1)
- Интересный шанс заинтересовать девушку (1)
- Катя Ли показала свои гениталии (1)
- Формула семейного счастья (1)
- Как узнать будет ли будущий муж изменять? (1)
- День города Ялта 2011 год (1)
- Из-за чего может усохнуть мозг? (1)
- Цвет волос и эмоциональный заряд человека (1)
- Как сделать, чтоб пользователь купил товар в вашем (1)
- Журнальные мифы о красоте женщины (1)
- Покупатель в торговом зале — праздник для магазина (1)
- Анастасия Волочкова согласна обнажиться в Крыму (1)
- И без денег можно получать удовольствие от жизни (1)
- Какую опасность несут социальные сети (1)
- Будущая свекровь — не старайтесь ей понравиться (1)
- Уникальное явление природы — Ночная Радуга (1)
- Обновлённая линейка Audi А5 (1)
- Самая грязная часть тела женщины (1)
- Как выбрать отель (1)
- Как определить размер пениса (1)
- Самый лучший метод укладки вещей в чемодан (1)
- Крабовые палочки — всё что нужно знать (1)
- Пять признаков успешного сообщения в Twitter (1)
- Толпа и человек (1)
- Контекстная рекламная компания или правильное объя (1)
- Реклама — продукт обмана (1)
- Какого пола ребёнок? (1)
- Скука — что может помочь (1)
- Анастасия Волочкова на награждении сексуальных зна (1)
- Кунг-фу Панда 2 (1)
- Тонкая Талия (1)
- Что за чувство — любовь (1)
- Обнажённое тело Патти Дэвис (1)
- Панацея от болезней — пересчитывать деньги (1)
- Что для женщины мужской указательный палец (1)
- Вещества вызывающие старение у женщин (1)
- 1 Апреля — День Дурака (1)
- Мороженное из грудного молока (1)
- Человек в женском и мужском роде (1)
- Сайт против стресса (1)
- Памятка начинающим блогерам (1)
- Как родить девочку (1)
- Банаы для мужчин (1)
- Платье из 120 молний (1)
- Стеснительность (1)
Оказавшись на необитаемом острове, современный Робинзон мог бы не отказывать себе в удовольствии пользоваться плеером, смартфоном или карманным фонариком при условии, что он умел бы добывать электричество из кокосов и бананов.
Наверняка многие из курса физики помнят или слышали, что из обыкновенного картофеля, и не только из него, можно добыть немного электричества.
Что для этого необходимо, и возможно ли таким способом зажечь маломощный фонарик, светодиодные часы, питающиеся от круглых батареек 1-2Вольт или заставить работать радиоприемник?
И, да и нет, давайте разбираться подробнее.
Чтобы понять, что напряжение из картошки это не выдумка, а вполне реальная вещь, достаточно воткнуть в одну единственную картофелину острые щупы от мультиметра и вы тут же увидите на экране несколько милливольт.
Если немного усложнить конструкцию, например с одной стороны в клубень вставить медный электрод или бронзовую монетку, а с другой стороны что-нибудь алюминиевое или оцинкованное, то уровень напряжения существенным образом вырастет.
Сок картофеля содержит в себе растворенные соли и кислоты, которые являются по сути естественным электролитом.
Кстати, с одинаковым успехом можно использовать для этого лимоны, апельсины, яблоки. Таким образом, все эти продукты могут питать не только людей, но и электроприборы.
Внутри таких фруктов и овощей, из-за окисления, с погруженного анода (оцинкованный контакт) будут утекать электроны. А притягиваться они будут к другому контакту — медному. При этом не путайте, электричество здесь образуется не прямо из картошки. Оно хорошо вырабатывается именно благодаря химическим процессам между тремя элементами:
И именно цинковый контакт здесь служит как расходка. Все электроны утекают с него. При определенных условиях даже земляная почва может дать электричество. Главное условие — ее кислотность.
Повышенная кислотность почвы — проблема для агрономов, но радость для электротехников. Содержание ионов водорода и алюминия в земле позволяет буквально воткнуть в горшок две палки (как обычно, цинковую и медную) и получить электричество. Наш результат — 0,2 В. Для улучшения результата почву стоит полить.
Важно понимать: электричество вырабатывается не из лимона или картошки. Это вовсе не та энергия химических связей в органических молекулах, которая усваивается нашим организмом в результате потребления пищи. Электроэнергия возникает благодаря химическим реакциям с участием цинка, меди и кислоты, и в нашей батарейке именно гвоздь служит расходным материалом.
Сборка батарейки из картошки
Итак, вот что необходимо для сборки более или менее емкостной батарейки:
Картошка, несколько штук, так как от одной толку будет мало.
Медные, желательно одножильные провода, чем больше сечением, тем лучше.
Оцинкованные и медные гвозди или шурупы (можно использовать просто проволоку).
Гвозди как раз таки и будут играть основную роль в выработке электричества для фонарика, оцинкованные — это минусовой контакт (анод), обмедненные — это плюс (катод).
Если применить вместо оцинкованных простые гвозди, то вы потеряете в напряжении до 40-50%. Но как вариант, работать все равно будет.
То же самое относится и к применению алюминиевой проволоки вместо гвоздей. При этом, увеличение расстояния между электродами в одной картофелине особой роли не играет.
Берете медные провода (моно жилу) сечением 1,5-2,5мм2, длиной 10-15см. Зачищаете их от изоляции и приматываете к гвоздику.
Лучше всего конечно припаять, тогда и потери напряжения будут гораздо меньше.
Один медный гвоздь с одной стороны провода, а оцинкованный с другой.
Далее раскладываете картофелины и последовательно втыкаете в них гвозди. При этом в каждый клубень втыкаются разные гвозди, от разных пар проводов. То есть в каждую картошку у вас должен быть воткнут одни цинковый контакт и один медный.
Соединяются разные клубни между собой, только через гвозди из различных материалов — медь+цинк — медь+цинк и т.д.
Допустим у вас три картохи, и вы соединили их между собой вышеописанным образом. Чтобы узнать какое же напряжение получилось, воспользуйтесь мультиметром.
Переключаете его в режим измерения ПОСТОЯННОГО напряжения и подключаете измерительные щупы к проводникам крайних картофелин, т.е. к начальному плюсовому контакту (медь) и конечному минусовому (цинк).
Даже на трех картофелинах среднего размера можно получить почти 1,5 Вольта.
Если же по максимуму уменьшить все переходные сопротивления, а для этого:
- в качестве медного электрода использовать не гвоздь, а саму же проволоку, которой собирается схема
- в контактах применить пайку
то всего 4 картошки способны выдать до 12 вольт!
Если ваш дешевый фонарик запитывается от трех пальчиковых батареек, то для успешного его свечения вам понадобится порядка 5 вольт. То есть, картошек при использовании обычных проводов нужно минимум в три раза больше.
Для этого кстати, не обязательно искать дополнительные клубни, достаточно ножом разрезать существующие на несколько частей. После чего проделать с проводками и гвоздиками всю ту же самую процедуру.
В каждый разрезанный клубень последовательно вставить один оцинкованный и один медный гвоздик. В итоге вполне реально получить постоянное напряжение более чем 5,5В.
А можно ли теоретически из одной единственной картошки, получить 5 вольт и при этом добиться того, чтобы вся сборка по размеру была не больше пальчиковой батарейки? Можно и очень легко.
Отрезаете маленькие кусочки сердцевины с картошки, и прокладываете их между плоскими электродами, например монетками из разного металла (бронза, цинк, алюминий).
В итоге у вас должно получится что-то наподобие сэндвича. Даже один кусочек такой сборки способен давать до 0,5В!
А если собрать их несколько штук вместе, то требуемое значение до 5В легко получится на выходе.
Казалось бы все, цель достигнута, и осталось только найти способ подключить проводки к контактам питания фонарика или светодиодов.
Однако проделав такую процедуру и собрав не слабую конструкцию из нескольких картох, вы будете очень сильно разочарованы итоговым результатом.
Маломощные светодиоды конечно будут светиться, как-никак напряжение вы все-таки получили. Однако уровень яркости их свечения будет катастрофически тусклым. Почему так происходит?
Потому что, к сожалению, такой гальванический элемент дает ничтожно низкий ток. Он будет настольно малым, что даже не все мультиметры способны его замерить.
Кто-то подумает, раз не хватает тока, нужно добавить еще побольше картошки и все получится.
Безусловно, существенное увеличение клубней позволит поднять рабочее напряжение.
При последовательном соединении десятков и сотен картошек, увеличится напряжение, но не будет самого главного — достаточной емкости для увеличения силы тока.
Да и конструкция вся эта не будет рационально пригодной.
Практичный способ с варенной картошкой
Но все-таки, есть ли простой способ, как повысить мощность такой батарейки и уменьшить габариты? Да, есть.
Например, если для этой цели использовать не сырую, а варенную картошку, то мощность такого источника электричества увеличивается в несколько раз!
Чтобы собрать удобную компактную конструкцию, воспользуйтесь корпусом от старой батарейки формата С (R14) или D(R20).
Удаляете все содержимое внутри (естественно, кроме графитового стержня).
Вместо начинки все пространство заполняете варенной картошкой.
После чего собираете конструкцию батарейки в обратном порядке.
Цинковая часть корпуса старой батарейки, здесь играет существенную роль.
Общая площадь внутренних стенок получается гораздо большей, чем просто воткнутые гвоздики в сырую картоху.
Отсюда и большая мощность и КПД.
Один такой источник питания будет легко выдавать почти 1,5 вольта, также как и маленькая пальчиковая батарейка.
Но самое главное для нас это не вольты, а миллиамперы. Так вот, такая «вареная» модернизация, способна обеспечить ток до 80мА.
Такими батарейками можно запитать приемник или электронные светодиодные часы.
Причем вся сборка проработает уже не секунды, а несколько минут (до десяти). Больше батареек и картохи, больше автономного времени работы.
Уксусная батарейка. Формочка для льда поможет сконструировать многоэлементную батарею с уксусом в качестве электролита. Используйте оцинкованные шурупы и медную проволоку в роли электродов. Заправив батарею уксусом и подключив к ней светодиодную лампу, попробуйте постепенно засыпать и размешивать поваренную соль в ячейках: яркость свечения будет расти на глазах.
Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Чтобы добыть из них электричество, понадобятся оцинкованный гвоздь или шуруп (то есть практически любой гвоздь или шуруп) и отрезок медной проволоки. Чтобы зафиксировать присутствие электричества, нам пригодится бытовой мультиметр, а более наглядно продемонстрировать успех поможет светодиодный светильник или даже вентилятор, рассчитанные на питание от батареек.
Разомните лимон в руках, чтобы разрушить внутренние перегородки, но не повредите кожуру. Воткните гвоздь (шуруп) и медную проволоку так, чтобы электроды располагались как можно ближе друг к другу, но не соприкасались. Чем ближе будут находиться электроды, тем меньше вероятность, что они окажутся разделены перегородкой внутри фрукта. В свою очередь, чем лучше ионный обмен между электродами внутри батарейки, тем больше ее мощность.
Суть опыта в том, чтобы поместить медный и цинковый электроды в кислую среду, будь то лимон или ванночка с уксусом. Гвоздь послужит нам отрицательным электродом, или анодом. Медную проволоку назначим положительным электродом, или катодом.
В кислой среде на поверхности анода протекает реакция окисления, в процессе которой выделяются свободные электроны. С каждого атома цинка уходит два электрона. Медь — сильный окислитель, и она может притягивать электроны, освобожденные цинком. Если замкнуть электрическую цепь (подключить к импровизированной батарейке лампочку или мультиметр), электроны потекут от анода к катоду через нее, то есть в цепи возникнет электричество.
Моя работа посвящена необычным источникам энергии.
В интернете я прочитал о том, что индийские ученые работают над созданием необычных батареек для несложной бытовой техники с низким потреблением энергии. Внутри этих батареек должна быть паста из переработанных бананов и апельсиновых корок. Одновременное действие четырех таких батареек позволяет запустить стенные часы, а для ручных часов хватит одной такой батарейки.
Еще я узнал, что компания Sоnу на научном конгрессе в США представила батарейку, работающую на фруктовом соке. Если «заправить» такую батарейку 8 мл сока, то она сможет проработать в течение одного часа. Применяться новинка может в плеерах, мобильных телефонах.
А группа ученых из Великобритании создала компьютер, источником питания для которого является картошка. За основу был взят старый компьютер с маломощным процессором Iпtе1 386. В него вместо жесткого диска поставили карту памяти на 2 мегабайта. Питается это устройство 12 картофелинами, которые меняются каждые 12 дней.
Я задумался над вопросом, зачем люди тратят время на создание «фруктовых» батареек, ведь уже создано большое разнообразие батареек, аккумуляторов и других элементов питания. Ответ показался мне очевидным. Мы очень часто покупаем элементы питания для игрушек, часов, фонариков, телефонов. На это тратятся денежные средства. Возможно, что можно заменить дорогие гальванические элементы самодельными фруктовыми и овощными батарейками, тогда будет экономия.
Если верить интернет-источникам, то когда у меня дома отключат электричество, я смогу некоторое время освещать его при помощи лимонов.
Я решил проверить лично, возможно такое или нет.
В данном проекте мною была исследована возможность получения источников питания из фруктов и овощей.
Я поставил перед собой следующие задачи:
1. Создать фруктовые и овощные батарейки.
2. Экспериментально определить напряжение таких батареек.
3. Выяснить, от чего зависят электрические свойства таких батареек.
4. Постараться зажечь лампочку с помощью фруктовой батарейки.
Для создания фруктовых батареек мне понадобились:
— Фрукты и овощи
— Медная проволока
— Канцелярские скрепки
— Мультиметр – прибор для измерения силы тока и напряжения
Воткнем в лимон скрепку, а к ней подсоединим проволоку. Еще одну проволоку просто воткнем в лимон. Свободные концы проводов соединим с мультиметром. Он регистрирует напряжение 0,49 В. Значит лимон может выполнять роль источника тока.
Затем я провел опыты с киви, бананом, картофелем, грушей, помидором, огурцом, луковицей, яблоком. Эти фрукты и овощи также могут «работать» как батарейки.
Результаты измерений напряжения я занес в таблицу.
Измерения показали, что самое высокое напряжение дает груша, самое низкое – киви. Удивительно, что лимонная батарейка слабее других источников (кроме киви), хотя в сети Internet в основном рассматривается именно лимон как сырье для источников питания.
От чего же зависят электрические свойства «фруктовых батареек»? Видимо, чтобы это выяснить, я должен узнать, как они работают.
Первый источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым Луиджи Гальвани (на самом деле целью опытов Гальвани был не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия). Явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки.
Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого – Алессандро Вольта. 200 лет назад он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство из двух пластин металла (цинк и медь) и кожаной прокладки между ними, пропитанной лимонным соком. Алессандро Вольта выявил, что между пластинами возникает напряжение. Именем этого ученого назвали единицу измерения напряжения, а его фруктовый источник энергии стал прародителем всех нынешних батареек, которые в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами.
Когда цинковый винт контактирует с лимонной кислотой, начинаются две химические реакции. Одна реакция – окисление: кислота начинает забирать атомы цинка с поверхности винта. Два электрона уходят с каждого атома цинка, придавая атому положительный заряд.
Заряженные атомы цинка – ионы цинка, остаются в лимоне: в темной области около винта через некоторое время.
Другая реакция – восстановление, в ней задействованы положительно заряженные атомы водорода – ионы водорода в лимонной кислоте около винта.
Ионы принимают электроны, высвобождаемые в ходе окислительной реакции с образованием водорода, который можно увидеть в виде пузырьков около винта.
Ионы водорода называют окислителями, потому что они отнимают электроны цинка.
Обе реакции продолжаются до тех пор, пока цинковый винт находится в лимоне, и на нем остается цинк. Реакция не зависит от присутствия меди или другого вещества. Важно понять, что электроны испускаемые цинком принимаются ионами водорода кислоты.
Медная монета – тоже окислитель. В действительности, она даже больший окислитель, чем ионы водорода в лимонной кислоте. То есть медь может притягивать многие свободные электроны, испускаемые цинком. Но процесс не происходит до тех пор, пока между медным и цинковым электродами нет связи. Когда между электродами устанавливается электрическая связь (провод), то медь притягивает электроны из винта и возвращает их через цепь.
Движение электронов по цепи – электрический ток. Условно было принято за направление движение электронов: ток от отрицательного полюса батарейки или электрического элемента к положительному. Поэтому цинк (источник элетронов) – отрицательный полюс в лимонной батарейке, а медь – положительный.
Напряжение лимонной батарейки вызывается разницей между способностью цинка и меди отдавать электроны. Электрический ток, выдаваемый батарейкой, среди всего прочего, зависит от количества электронов, спускаемых химической реакцией.
Итак, выяснив принцип работы батареек, я прихожу к выводу, что необходимым условием работы батарейки является присутствие ионов водорода в овощном и фруктовом соке. Я узнал ( www.wikipedia.org ), что мерой активности ионов водорода в растворе является его кислотность. Значит, на электрические характеристики созданных мною батареек влияет кислотность овощей и фруктов. Поэтому я исследовал зависимость силы тока, даваемой моими источниками от кислотности продукта.
Кислотность я определял с помощью лакмусового индикатора со шкалой. Силу тока измерял мультиметром. Результаты измерений приведены ниже.
Результаты показывают:
1. Фруктовые батарейки дают очень слабый ток в цепи
2. Значение силы тока зависит от кислотности продукта. Чем больше кислотность, тем больше сила тока.
3. При одинаковой кислотности значения сил тока различаются, значит сила тока зависит еще от каких-то факторов.
Таким образом, я бы порекомендовал в качестве батарейки в непредвиденной ситуации использовать лук репчатый.
Но будет ли гореть лампочка, если питать ее от фруктового источника?
Я взял лампочку на 3,5 В и 0,26 А. В качестве источника взял картофель, как наиболее доступный овощ. Одна картофелина дает напряжение порядка 0,5 В. От одной лампочка не загорится. Но я прочитал, что если соединить несколько фруктовых батареек последовательно, это увеличит напряжение пропорционально количеству взятых фруктов. Поэтому в нашем случае мне необходимо как минимум семь картофелин.
Лампочка не загорелась. Не загорелась она и при большем количестве картошин. Это вполне объяснимо, ведь токи в такой цепи очень слабые и недостаточны.
Заменим лампочку на светодиод (1,5 В).
Экспериментируя с разным количеством картошин, я добился, чтобы он загорелся. Картошин было семь.
Мне также удалось заставить работать электронные часы, которые используют в качестве батарейки лимоны. Это очень остроумно, можно сделать кому-нибудь подарок и удивить.
В дальнейшем я также планирую выяснить, сколько лимонов потребуется для работы калькулятора.
Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы.
Так, проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников питания из фруктов и овощей.
Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии.
Из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются лимон, картофель, лук репчатый.
Я убедился в том, что физика наука экспериментальная. Я учился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Я научился определять напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока создаваемую ею.
Мне очень понравилось ставить эксперименты самому. Оценивать получившийся результат. Я заметил, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически так должно быть. Например, мне не удалось зажечь лампочку на 3,5 В, поэтому буду пробовать еще, пока не добьюсь результата.
А вообще, порой и не представляешь, сколько интересного происходит вокруг тебя. Нужно только оглянуться, обратить внимание, а затем провести исследование и ответить на интересующие вопросы.
Список литературы
Выполнил:
Сироткин Георгий
Ученик 8 «В» класса
Руководитель:
Сугробова Наталья Викторовна,
учитель первой категории
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
средняя образовательная школа №128
В нашей семье сейчас электрический бум. Наш папа собирает дневные ходовые огни для автомобиля, мы с Владиком делаем опыты со статическим электричеством. Макар играет своими любимыми игрушками, многие из которых, приводятся в движение с помощью батареек. И нас заинтересовал вопрос о том, как сделать батарейку своими руками. Поискав информацию на просторах сети, узнали, что можно сделать батарейку из картошки. На одном овоще решили не останавливаться, а провели исследования еще на яблоке, огурце, лимоне, луке и помидоре.
- овощи, фрукты,
- цинковые гвозди,
- медные гвозди или отрезки медной проволоки,
- провода с зажимами,
- светодиод,
- мультиметр.
- На примере картофеля рассмотрим как и что следует делать. В картофель необходимо воткнуть гвоздь и медный гвоздь. Я не нашла медных гвоздей, поэтому сделали отрезки из толстой медной проволоки.
- Далее следует зажимами-крокодильчиками присоединить провода к гвоздям. Свободные концы провода присоединяются к устройству изменения (в нашем случае — это мультиметр), которое и показывает напряжение, возникающее на концах проводника.
Данные измерений сгруппируем. Итак, подопытные овощи и фрукты дают следующее напряжение (В):
- яблоко — 0,968,
- помидор — 0,867,
- огурец — 0,829,
- лук — 0,832,
- лимон — 0,815,
- картошка — 0,874.
В группе наших овощей (фруктов) лидером по полученному напряжению стало яблоко, а в отстающих оказался лимон.
вставлен гвоздь, к которому одним концом прикреплялся отрезок тонкой медной проволоки. Другой конец проволоки втыкался в овощ. Получилось последовательное соединение, которое мы назвали ожерельем. Цепочка из шести помидоров дала напряжение 2,68 В. Этого было достаточно, чтобы засветился маленький светодиод.
Муж в нас не очень верил, но мы это сделали! Конечно сразу же возникли идеи создать такую цепочку, что бы привести к свечению настоящую лампочку! Думаю, что для этого нам понадобится около 400 овощей (фруктов), дешевле будет использовать картошку. Уверена, что к этой идее обязательно вернемся, когда поедем к дедушке с бабушкой (там есть, где разгуляться нашей фантазии).
Вокруг столько интересного, стоит остановиться на миг, присмотреться и попробовать сделать! Не всегда получается как задумали или как написано в книге, но нельзя опускать руки! Пробовать так или по другому, но обязательно пробовать и хотеть.
Я стала учить этому старшего сына. Раньше при малейшей неудаче он опускал руки, а теперь идет к результату даже в необычных ситуациях. Однажды пытался обуть босоножки на шерстяные носки (уж не знаю с какой целью). Я сказала, что у него не получится, на что в ответ получила: «Если очень захотеть, то обязательно получится».
К проведению опытов со статическим электричеством можно и нужно привлечь папу, дядю или дедушку. Мужская помощь будет вполне кстати. И эти опыты будут интересны всем и мальчишкам и девчонкам. Вы ведь уже убедились, что наука — это весело. Если согласны, то держите от меня в ПОДАРОК порцию идей для проведения опытов в вашей домашней лаборатории. Я люблю воду и дарю вам замечательный сборник опытов с водой. Давайте делать веселую науку вместе. Присылайте фотографии из вашей лаборатории и пишите в комментариях о том, что вам больше всего понравилось. До скорой встречи, друзья. И помните, наука — это весело!
Удачных экспериментов! Наука – это весело!