Kui üks kord kõrbesaarel viibis, võiks kaasaegne Robinson nautida pleieri, nutitelefoni või taskulambi kasutamist, kui tal oleks võimalik kookospähklitest ja banaanidest elektrit ammutada.
Kindlasti mäletavad paljud füüsikakursused või on kuulnud, et tavalisest kartulist ja mitte ainult nendest saate natuke elektrit.
Mida on selleks vaja ja kas sel viisil on võimalik sisse lülitada vähese energiatarbega taskulampi, 1-2-voldiste ümarate patareide toitega LED-kella või panna raadiovastuvõtja tööle?
Ja jah ja ei, vaatame lähemalt.
Mõistmiseks, et kartulist tulenev pinge pole väljamõeldis, vaid väga reaalne asi, piisab, kui kleepida multimeetrist saadud teravad sondid ühte kartulisse ja näete kohe ekraanil mitu millivolti.
Kui muudate konstruktsiooni pisut keerukamaks, näiteks sisestage mugula ühel küljel vasest elektrood või pronksmünt ja teisel küljel midagi alumiiniumist või tsingitud, siis tõuseb pingetase märkimisväärselt.
Kartulimahl sisaldab lahustunud sooli ja happeid, mis on sisuliselt looduslikud elektrolüüdid.
Reklaamvideo:
Muide, sidruneid, apelsine, õunu saab võrdse eduga kasutada. Seega võivad kõik need tooted toita mitte ainult inimesi, vaid ka elektriseadmeid.
Selliste puu- ja köögiviljade sees pääsevad oksüdeerimise tõttu elektronid sukeldatud anoodist (galvaniseeritud kontakt). Ja neid köidab veel üks kontakt - vask. Kuid ärge segage, elektrit ei toodeta siin otse kartulist. Seda toodetakse hästi tänu kolme elemendi vahelistele keemilistele protsessidele:
- tsink
- vask
- hape
Ja siin on tarbekaubana tsink-kontakt. Kõik elektronid voolavad sellest minema. Teatud tingimustel võib elektrienergiat anda isegi mullapinnas. Peamine tingimus on selle happesus.
Maandus aku
Pinnase suurenenud happesus on agronoomide probleem, elektrotehnikutele aga rõõm. Vesiniku ja alumiiniumi ioonide sisaldus maas võimaldab teil sõna otseses mõttes potti kleepida kaks pulka (nagu tavaliselt, tsinki ja vaske) ja saada elektrit. Meie tulemus on 0,2 V. Tulemuse parandamiseks tuleks mulda joota.
Oluline on mõista, et elektrit ei toodeta sidrunist ega kartulist. See ei ole üldse orgaaniliste molekulide keemiliste sidemete energia, mida meie keha omastab toidu tarbimise tagajärjel. Elektrit toodetakse tsingi, vase ja happega seotud keemiliste reaktsioonide kaudu ning meie akus on see tarvik nael.
Aku kokkupanek kartulist
Niisiis, enam-vähem mahtuvusliku aku kokkupanekuks on vaja järgmist:
Kartul, mitu tükki, sest ühest on vähe kasu.
Vask, eelistatavalt ühetuumalised juhtmed, mida suurem on ristlõige, seda parem.
Tsingitud ja vasest naelad või kruvid (kasutada võib ainult traati).
Naelad mängivad suurt rolli taskulampi elektrienergia tootmisel, tsingitud naelad on negatiivse kontaktiga (anood), vasega kaetud naelad on pluss (katood).
Kui kasutate tsingitud küünte asemel lihtsaid naelu, siis kaotate pingetes kuni 40-50%. Kuid valikuvõimalusena see ikkagi töötab.
Sama kehtib ka alumiiniumtraadi kasutamise kohta küünte asemel. Samal ajal ei mängi ühe kartuli elektroodide vahelise vahemaa suurenemine erilist rolli.
Võtke vasktraadid (monosüdamik), mille ristlõige on 1,5-2,5mm2, pikkusega 10-15cm. Riiske need isolatsioonist ja siduge need nelgiga.
Parim on muidugi jootmine, siis on pingekadu palju väiksem.
Traadi ühel küljel on üks vasknael ja teisel galvaniseeritud.
Järgmisena pange kartulid välja ja kleepige neile pidevalt küüned. Sel juhul on igasse mugulasse kleepunud erinevad naelad erinevatest juhtmepaaridest. See tähendab, et igas kartulis peaks teil olema üks tsingi ja vask kontakt.
Erinevad mugulad on üksteisega ühendatud, ainult erinevatest materjalidest - vask + tsink - vask + tsink jne valmistatud küünte kaudu.
Pinge mõõtmised
Oletame, et teil on kolm kartulit ja ühendasite need ülalkirjeldatud viisil. Pinge teada saamiseks kasutage multimeetrit.
Lülitage see alalispinge mõõtmise režiimile ja ühendage mõõtesondid äärmise kartuli juhtmetega, s.t. esialgse positiivse kontakti (vask) ja lõpliku negatiivse kontakti (tsink) vahel.
Isegi kolm keskmise suurusega kartulit suudavad toota peaaegu 1,5 volti.
Kui siiski vähendate kõiki üleminekutakistusi maksimaalselt ja selleks:
- vaseelektroodina kasutage mitte naela, vaid just seda traati, millega vooluring on kokku pandud
- kasutage kontaktides jootmist
siis on ainult 4 kartulit võimeline tootma kuni 12 volti!
Kui teie odavat taskulampi toidab kolm AA-patareid, on teil edukaks hõõgumiseks vaja umbes 5 volti. See tähendab, et tavaliste juhtmete kasutamisel vajate vähemalt kolm korda rohkem kartuleid.
Selleks, muide, ei ole vaja täiendavaid mugulaid otsida, piisab, kui olemasolevad noaga mitmeks osaks lõigata. Seejärel tehke sama protseduur juhtmete ja naastudega.
Pange igasse lõigatud mugulasse üks galvaniseeritud ja üks vasest naast. Selle tulemusel on täiesti võimalik saada püsiv pinge üle 5,5 V.
Kas teoreetiliselt on võimalik ühest kartulist saada 5 volti ja samal ajal tagada, et kogu komplekt ei oleks suurem kui sõrme aku? See on võimalik ja väga lihtne.
Lõigake kartulist ära väikesed südamiku tükid ja asetage need lamedate elektroodide vahele, näiteks erinevate metallide mündid (pronks, tsink, alumiinium).
Lõpuks peaksite saama midagi sellist nagu võileib. Isegi üks tükk sellist koostu on võimeline andma kuni 0,5 V voolu!
Ja kui kogute neist mitu kokku, saab väljundis vajaliku väärtuse kuni 5 V.
Praegune tugevus
Näib, et kõik, eesmärk on saavutatud ja jääb vaid leida viis, kuidas ühendada juhtmestik taskulampi või LED-ide toitekontaktide külge.
Kuid pärast seda protseduuri ja kokku pannes mitme kaardi mitte nõrga konstruktsiooni, peate lõpptulemuses väga pettuma.
Vähese energiatarbega LED-id muidugi hakkavad helendama, ju sa said ikka pinget. Nende kuma heledustase on aga katastroofiliselt hämar. Miks see juhtub?
Sest kahjuks annab selline galvaaniline lahter tühise voolu. See on nii väike, et isegi mitte kõik multimeetrid ei saa seda mõõta.
Keegi arvab, et kuna voolu pole piisavalt, peate lisama veel kartulit ja kõik saab korda.
Muidugi suurendab mugulate märkimisväärne suurenemine tööpinget.
Kui järjestikku ühendatakse kümneid ja sadu kartuleid, suureneb pinge, kuid kõige tähtsam pole see - piisav võimsus voolu tugevuse suurendamiseks.
Ja kogu see disain ei sobi ratsionaalselt.
Praktiline viis keedetud kartulitega
Kuid ikkagi, kas on olemas lihtne viis sellise aku võimsuse suurendamiseks ja selle suuruse vähendamiseks? Jah seal on.
Näiteks kui kasutate selleks mitte tooreid, vaid keedetud kartuleid, siis suureneb sellise elektrienergiaallika võimsus mitu korda!
Mugava kompaktse kujunduse saamiseks kasutage vana C (R14) või D (R20) akut.
Eemaldage kogu sisu (muidugi, välja arvatud grafiidivarras).
Täitmise asemel täitke kogu ruum keedetud kartulitega.
Seejärel pange aku vastupidises järjekorras kokku.
Olulist rolli mängib vana aku korpuse tsingi osa.
Siseseinte kogupindala on palju suurem kui lihtsalt kleepunud nelgid tooresse kartulisse.
Seega suur võimsus ja efektiivsus.
Üks selline toiteallikas annaks hõlpsalt ligi 1,5 volti energiat, nagu ka väike AA-aku.
Kuid meie jaoks pole kõige olulisem mitte voltid, vaid milliamprid. Niisiis, selline "keedetud" uuendus suudab pakkuda voolu kuni 80mA.
Need patareid saavad toidet vastuvõtjale või elektroonilisele LED-kellale.
Pealegi töötab kogu komplekt mitte sekundite, vaid mitu minutit (kuni kümme). Rohkem patareisid ja kartuleid, rohkem aku tööiga.
Sidrunipatarei
Äädikaku. Jääkuubikualus aitab teil kujundada mitmeelemendilise aku, mille elektrolüüdiks on äädikas. Kasutage elektroodidena galvaniseeritud kruvisid ja vasktraati. Pärast aku äädika täitmist ja sellega LED-lambi ühendamist proovige järk-järgult lahtrites olevat lauasoola täita ja segada: kuma heledus kasvab meie silme ees.
Mahlased puuviljad, noored kartulid ja muud toidud võivad olla toiduks mitte ainult inimestele, vaid ka elektriseadmetele. Neilt elektri saamiseks vajate galvaniseeritud naelu või kruvi (see tähendab peaaegu iga naelu või kruvi) ja vasktraadi tükki. Elektrienergia olemasolu registreerimiseks on abiks majapidamises kasutatav multimeeter ning edukust näitab selgemalt LED-lamp või isegi patareitoitel töötav ventilaator.
Puhastage oma kätes sidrunit, et lagundada sisemisi vaheseinu, kuid ärge kahjustage kamarat. Sisestage nael (kruvi) ja vasktraat nii, et elektroodid oleksid üksteisele võimalikult lähedal, kuid mitte puudutaksid. Mida lähemal elektroodid asuvad, seda vähem on tõenäoline, et neid eraldatakse vilja sees oleva vaheseinaga. Omakorda, mida parem on ioonvahetus aku sees olevate elektroodide vahel, seda suurem on selle võimsus.
Katse põhiolemus oli vase- ja tsingielektroodide paigutamine happelisse keskkonda, olgu see siis sidruni- või äädikavann. Nael töötab negatiivse elektroodina või anoodina. Vasktraati tähistatakse positiivse elektroodina ehk katoodina.
Happelises keskkonnas toimub anoodi pinnal oksüdatsioonireaktsioon, mille käigus vabanevad vabad elektronid. Iga tsingi aatom jätab kaks elektroni. Vask on tugev oksüdeeriv aine ja see võib meelitada tsingi eraldatud elektrone. Kui sulgete elektriskeemi (ühendate lambipirni või multimeetri improviseeritud akuga), voolavad elektronid anoodist selle kaudu katoodini, see tähendab, et vooluahelasse ilmub elekter.
