Omdat hij zich op een onbewoond eiland bevindt, kan de moderne Robinson genieten van het plezier van het gebruik van een speler, smartphone of zaklamp, op voorwaarde dat hij elektriciteit uit kokosnoten en bananen kan halen.
Veel van de natuurkundecursussen herinneren zich vast en hebben gehoord dat je van gewone aardappelen, en niet alleen van hen, wat elektriciteit kunt krijgen.
Wat is hiervoor nodig en is het op deze manier mogelijk om een spaarlamp aan te steken, een ledklok op ronde batterijen van 1-2 volt, of een radio-ontvanger te laten werken?
En ja en nee, laten we het eens nader bekijken.
Om te begrijpen dat de spanning van een aardappel geen fictie is, maar een heel reëel iets, volstaat het om scherpe sondes van een multimeter in één enkele aardappel te steken en je ziet meteen enkele millivolt op het scherm.
Als je de structuur een beetje ingewikkeld maakt, bijvoorbeeld door aan de ene kant een koperen elektrode of een bronzen munt in de knol te steken en aan de andere kant iets aluminium of gegalvaniseerd, dan zal het spanningsniveau aanzienlijk toenemen.
Aardappelsap bevat opgeloste zouten en zuren, die in wezen een natuurlijke elektrolyt zijn.
Promotie video:
Overigens kunnen citroenen, sinaasappels en appels met evenveel succes worden gebruikt. Al deze producten kunnen dus niet alleen mensen voeden, maar ook elektrische apparaten.
In dergelijke groenten en fruit zullen door oxidatie elektronen ontsnappen uit de ondergedompelde anode (gegalvaniseerd contact). En ze zullen worden aangetrokken door een ander contact - koper. Wees echter niet in de war, elektriciteit wordt hier niet rechtstreeks uit aardappelen opgewekt. Het is juist dankzij de chemische processen tussen de drie elementen goed geproduceerd:
- zink
- koper
- zuur
En het is het zinkcontact dat hier als verbruiksartikel dient. Alle elektronen stromen ervan weg. Onder bepaalde omstandigheden kan zelfs aarden bodem elektriciteit leveren. De belangrijkste voorwaarde is de zuurgraad.
Aarden batterij
De verhoogde zuurgraad van de bodem is een probleem voor agronomen, maar een genot voor elektrotechnici. Door het gehalte aan waterstof- en aluminiumionen in de grond kun je letterlijk twee stokjes (zoals gewoonlijk zink en koper) in de pot steken en elektriciteit krijgen. Ons resultaat is 0,2 V. Om het resultaat te verbeteren, moet de grond worden bewaterd.
Het is belangrijk om te begrijpen dat er geen elektriciteit wordt opgewekt met citroen of aardappelen. Dit is helemaal niet de energie van chemische bindingen in organische moleculen, die door ons lichaam wordt opgenomen als gevolg van voedselconsumptie. Elektriciteit wordt opgewekt door chemische reacties met zink, koper en zuur, en in onze batterij is het de spijker die als verbruiksartikel dient.
Een batterij samenstellen uit aardappelen
Dus hier is wat je nodig hebt om een min of meer capacitieve batterij in elkaar te zetten:
Aardappelen, verschillende stukjes, aangezien er weinig aan één zal zijn.
Koper, bij voorkeur enkeldraads, hoe groter de doorsnede, hoe beter.
Gegalvaniseerde en koperen spijkers of schroeven (alleen draad kan worden gebruikt).
Nagels zullen de hoofdrol spelen bij het opwekken van elektriciteit voor de zaklamp, gegalvaniseerde nagels zijn een negatief contact (anode), verkoperde nagels zijn een pluspunt (kathode).
Als u eenvoudige nagels gebruikt in plaats van gegalvaniseerde, verliest u tot 40-50% aan spanning. Maar als een optie werkt het nog steeds.
Hetzelfde geldt voor het gebruik van aluminiumdraad in plaats van spijkers. Tegelijkertijd speelt een vergroting van de afstand tussen de elektroden in een aardappel geen bijzondere rol.
Neem koperdraden (monokern) met een doorsnede van 1,5-2,5 mm2, 10-15 cm lang. Strip ze van isolatie en bind ze vast aan een anjer.
Solderen doe je natuurlijk het beste, dan is het spanningsverlies veel minder.
Een koperen spijker aan de ene kant van de draad en aan de andere gegalvaniseerd.
Leg vervolgens de aardappelen neer en steek er consequent spijkers in. In dit geval worden verschillende spijkers in elke knol gestoken, van verschillende paren draden. Dat wil zeggen, u zou in elke aardappel één zinkcontact en één kopercontact moeten hebben.
Verschillende knollen zijn met elkaar verbonden, alleen door spijkers van verschillende materialen - koper + zink - koper + zink, enz.
Spanningsmetingen
Stel dat je drie aardappelen hebt en je hebt ze met elkaar verbonden zoals hierboven beschreven. Gebruik een multimeter om erachter te komen wat de spanning is.
Schakel over naar de DC-spanningsmeetmodus en sluit de meetsondes aan op de geleiders van de extreme aardappelen, d.w.z. naar het eerste positieve contact (koper) en het laatste negatieve contact (zink).
Zelfs drie middelgrote aardappelen kunnen bijna 1,5 volt produceren.
Als u echter alle overgangsweerstanden tot het maximum reduceert, en hiervoor:
- gebruik geen spijker als koperen elektrode, maar dezelfde draad waarmee het circuit is geassembleerd
- gebruik solderen in contacten
dan zijn er maar 4 aardappelen die tot 12 volt kunnen produceren!
Als je goedkope zaklamp wordt gevoed door drie AA-batterijen, heb je ongeveer 5 volt nodig om succesvol te gloeien. Dat wil zeggen, als u gewone draden gebruikt, heeft u minstens drie keer meer aardappelen nodig.
Hiervoor is het overigens niet nodig om naar extra knollen te zoeken, het volstaat om de bestaande met een mes in verschillende delen te snijden. Voer vervolgens dezelfde procedure uit met draden en tapeinden.
Steek een gegalvaniseerde en een koperen stijl in elke gesneden knol. Hierdoor is het heel goed mogelijk om een constante spanning van meer dan 5,5V te krijgen.
Is het theoretisch mogelijk om 5 volt uit een enkele aardappel te halen en er tegelijkertijd voor te zorgen dat het hele samenstel niet groter is dan een vingerbatterij? Het is mogelijk en heel gemakkelijk.
Snijd van de aardappelen kleine stukjes van de kern af en plaats ze tussen platte elektroden, bijvoorbeeld munten van verschillende metalen (brons, zink, aluminium).
Uiteindelijk zou je zoiets als een sandwich moeten krijgen. Zelfs een stuk van zo'n samenstel kan tot 0,5V leveren!
En als u er meerdere bij elkaar verzamelt, kan de vereiste waarde tot 5V gemakkelijk aan de uitgang worden verkregen.
Huidige sterkte
Het lijkt erop dat alles, het doel is bereikt, en het blijft alleen om een manier te vinden om de bedrading aan te sluiten op de stroomcontacten van de zaklamp of LED's.
Als je deze procedure echter hebt uitgevoerd en een niet zwakke constructie van verschillende kaarten hebt samengesteld, zul je erg teleurgesteld zijn over het uiteindelijke resultaat.
Low-power LED's gaan natuurlijk branden, je krijgt tenslotte nog spanning. Het helderheidsniveau van hun gloed zal echter catastrofaal zwak zijn. Waarom gebeurt dit?
Omdat zo'n galvanische cel helaas een verwaarloosbare stroom geeft. Het zal zo klein zijn dat niet eens alle multimeters het kunnen meten.
Iemand zal denken, omdat er niet genoeg stroom is, moet je meer aardappelen toevoegen en alles komt goed.
Natuurlijk zal een aanzienlijke toename van knollen de werkspanning verhogen.
Wanneer tientallen en honderden aardappelen in serie worden geschakeld, zal de spanning toenemen, maar het belangrijkste zal niet zijn: voldoende capaciteit om de stroomsterkte te vergroten.
En al dit ontwerp zal niet rationeel geschikt zijn.
De praktische manier met gekookte aardappelen
Maar toch, is er een eenvoudige manier om het vermogen van een dergelijke batterij te vergroten en de grootte ervan te verkleinen? Ja dat is er.
Als u voor dit doel bijvoorbeeld geen rauwe, maar gekookte aardappelen gebruikt, neemt de kracht van een dergelijke elektriciteitsbron meerdere keren toe!
Gebruik een oude C (R14) of D (R20) batterij voor een handig compact ontwerp.
Verwijder alle inhoud binnenin (natuurlijk, behalve de grafietstaaf).
In plaats van te vullen, vul je de hele ruimte met gekookte aardappelen.
Monteer vervolgens de batterij in omgekeerde volgorde.
Het zinkgedeelte van de oude batterijhouder speelt hierbij een essentiële rol.
De totale oppervlakte van de binnenmuren is veel groter dan alleen anjers in rauwe aardappelen geplakt.
Vandaar het hoge vermogen en de efficiëntie.
Zo'n voeding zou gemakkelijk bijna 1,5 volt leveren, net als een kleine AA-batterij.
Maar het belangrijkste voor ons is niet volt, maar milliampère. Zo'n "gekookte" upgrade kan dus een stroom tot 80mA leveren.
Deze batterijen kunnen een ontvanger of een elektronische LED-klok van stroom voorzien.
Bovendien werkt de hele montage niet voor seconden, maar voor enkele minuten (tot tien). Meer batterijen en aardappelen, meer batterijduur.
Citroenbatterij
Azijnzuurbatterij. Een ijsblokjesbakje kan u helpen bij het ontwerpen van een meercellige batterij met azijn als elektrolyt. Gebruik gegalvaniseerde schroeven en koperdraad als elektroden. Probeer na het vullen van de batterij met azijn en het aansluiten van een led-lampje geleidelijk tafelzout in de cellen te vullen en te roeren: de helderheid van de gloed zal voor onze ogen toenemen.
Sappig fruit, jonge aardappelen en ander voedsel kan niet alleen als voedsel voor mensen dienen, maar ook voor elektrische apparaten. Om elektriciteit van hen te krijgen, heb je een gegalvaniseerde spijker of schroef nodig (dat wil zeggen, bijna elke spijker of schroef) en een stuk koperdraad. Om de aanwezigheid van elektriciteit vast te leggen, is een huishoudelijke multimeter handig, en een LED-lamp of zelfs een ventilator die op batterijen werkt, zal helpen om het succes duidelijker aan te tonen.
Pureer de citroen in uw handen om de interne scheidingswanden te breken, maar beschadig de schil niet. Steek de spijker (schroef) en koperdraad zo in dat de elektroden zo dicht mogelijk bij elkaar zijn, maar elkaar niet raken. Hoe dichter de elektroden zijn, hoe kleiner de kans dat ze worden gescheiden door een tussenschot in de vrucht. Hoe beter de ionenuitwisseling tussen de elektroden in de batterij op zijn beurt, hoe groter het vermogen.
De essentie van het experiment was om de koper- en zinkelektroden in een zure omgeving te plaatsen, of het nu een citroen- of azijnbad was. De nagel zal dienen als een negatieve elektrode of anode. De koperdraad wordt aangeduid als een positieve elektrode of kathode.
In een zure omgeving vindt een oxidatiereactie plaats op het anodeoppervlak, waarbij vrije elektronen vrijkomen. Elk zinkatoom laat twee elektronen achter. Koper is een sterk oxidatiemiddel en kan elektronen aantrekken die vrijkomen bij zink. Als je een elektrisch circuit sluit (een gloeilamp of een multimeter op een geïmproviseerde batterij aansluiten), stromen er elektronen van de anode naar de kathode erdoorheen, dat wil zeggen dat er elektriciteit in het circuit verschijnt.