Батарейка из лимона

Дети будут в восторге: опыт с получением электричества из лимона

Чтобы проводить научные эксперименты, не нужны оборудованная химическая лаборатория и звание ученого. Многие из нас наверняка помнят опыт с получением электричества из лимона, который мы делали на физике в школе. Попробуйте повторить его со своими детьми, младшими братьями и сестрами или самостоятельно. Получится интересно и не сложно. Итак, приступим: как сделать электричество из лимона и превратить его в настоящую батарейку?

Что понадобится для опыта по получению электричества из лимона

Подобные опыты можно проводить с картофелем, киви, яблоками и другими овощами и фруктами. Но именно лимон дает наибольшее напряжение благодаря лимонной кислоте. Для этих же целей подойдет и банка с электролитом, но купить ее в магазине за углом не получится. К тому же использование электролита опасно.

Что понадобится для опыта по получению электричества из лимона

Подготовим ингредиенты

  • минимум два лимона средней величины;
  • минимум одна медная проволока (можно заменить монетой) длиной в 5-6 сантиметров;
  • цинковая пластинка (заменить можно на металлический шуруп, болт, саморез или проволоку);
  • короткие (10-30 сантиметров) тонкие соединительные провода;
  • мультиметр, чтобы определить вольтаж;
  • любой светодиод в качестве лампочки (с его помощью вы увидите наличие тока).

Об отличиях люминесцентной лампы от ламп со светодиодами можно почитать здесь — Анализ и сравнение параметров ламп

Что понадобится для опыта по получению электричества из лимона

Когда приготовления закончены, можно приступать к самой интересной части — проведению опыта.

Добываем электричество из лимона: пошаговая инструкция.

Чтобы получить электричество из лимона, необходимо выполнить шесть последовательных действий. Но помните о безопасности! Рекомендуется надеть перчатки и очки (особенно детям), а сам опыт проводить на подносе или разделочной доске.

  • Шаг первый. Берем один лимон, промываем его и насухо вытираем. Затем фрукт необходимо слегка размять в руке.
  • Шаг второй. На бока лимона поместите проводники — с одной стороны медную проволоку, а с другой — металлический болт или цинковую пластину. Проводники должны уходить вглубь фрукта на 2-3 сантиметра.
  • Шаг третий. К медному и металлическому проводникам присоединяем недлинные провода.
  • Шаг четвертый. С помощью мультиметра измеряем напряжение. Должно быть около 1 вольта.
  • Шаг пятый. Проделываем шаги с первого по четвертый со вторым лимоном.
  • Шаг шестой. Соединяем две батарейки между собой. Для этого с помощью одного провода наискосок скрепляем медный и металлический (или цинковый) проводники на разных лимонах. К оставшимся двум проводникам также присоединяем провода.

Добываем электричество из лимона: пошаговая инструкция.

Почти все готово! Осталось к торчащим концам соединительного провода аккуратно прикрепить светодиод. Если вы все сделали верно, то маленькая лампочка загорится. Мы добыли электричество из лимона! Кстати, чем больше лимонов использовать и последовательно соединять между собой, тем большее напряжение они выдадут. Чтобы зажечь стандартную лампочку, понадобится около 15 лимонов.

Объяснение опыта

Цинк и медь, из которых изготовлены взятые проводники, при контакте с лимонной кислотой запускают химическую реакцию. В итоге медный проводник становится положительно заряженным, а цинковый или металлический — отрицательно.

После этого мы соединили заряженные проволоку и болтик проводом, создав замкнутую сеть, в которой и образовался электрический ток. В результате получилась батарейка со слабым зарядом.

Работать лимонная батарейка может до нескольких часов, пока длится химическая реакция. Опыт можно попробовать провести с большим количеством лимонов. Но не рекомендуем экспериментировать с покупными магазинными батарейками. Это может быть опасно.

  • Биотопливо для авто. Топливо XXI века?Биотопливо для авто. Топливо XXI века?
  • Технологические особенности производства биотопливаТехнологические особенности производства биотоплива
  • Великая миссия. Биотопливо из мусораВеликая миссия. Биотопливо из мусора
  • Вихревой теплогенератор: принцип действия, преимущества, схемы и рекомендации для самостоятельной сборкиВихревой теплогенератор: принцип действия, преимущества, схемы и рекомендации для самостоятельной сборки

Батарейка из лимона

Этот эксперимент, как и Элемент Даниеля, входит в набор Химия и электричество. Подпишитесь и получите всё, что понадобится для проведения этого эксперимента дома.

Реагенты

  • Медная проволока
  • Магниевая полоска

Безопасность

  • Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
  • Проводите эксперимент на подносе.
  • Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
  • Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
  • Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
  • Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
  • Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
  • Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
  • Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
  • Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.
  • В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
  • В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
  • В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
  • В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
  • В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
  • В случае травм всегда обращайтесь к врачу.
  • Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
  • Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
  • Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
  • Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
  • Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
  • Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Всё в порядке. Будучи активным металлом, магний вступает в реакцию с лимонной кислотой (в лимонном соке). В результате образуется цитрат магния и выделяется водород — вот он-то и шипит!

Ничего страшного! Используйте то, что у вас есть. Главное — расположить магний и медь так, чтобы они не соприкасались.

Для начала убедитесь, что вы подсоединили красный зажим к медной проволоке, а черный зажим — к магниевой полоске.

Затем проверьте, подсоединен ли черный зажим-крокодил к короткой ножке светодиода, а красный зажим — к длинной ножке.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Подсоедините зажимы-крокодилы к магниевым Mg полоскам и кусочкам медной Cu проволоки.

electricity-v2_lemon_ru_iks-s-01

Вставьте магниевые полоски и кусочки медной проволоки в мякоть лимона.

electricity-v2_lemon_ru_iks-s-02

Подсоедините зажимы-крокодилы к светодиоду. Вот это да! Вы питаете светодиод энергией с помощью лимона!

electricity-v2_lemon_ru_iks-s-03

Утилизация

Пожалуйста, утилизируйте химические отходы эксперимента в соответствии с нормами вашего региона. Остальные твердые отходы утилизируйте вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте ее водой.

Что произошло

Может показаться, что если светодиод загорается от одного лимона, то гора лимонов обеспечит энергией весь дом. Но не спешите закупаться цитрусовыми — роль лимона в батарейке не столь значима. Электричество производят два разных металла, погруженных в лимонный сок.

Электроны есть в любом предмете, но в случае с металлами они могут не только свободно перемещаться, но и переходить от одного металла к другому. При этом разные металлы могут по-разному удерживать электроны. Медь легко переманивает к себе по проводу электроны магния, создавая электрический ток. Магний не хочет делиться своими электронами, но лимонный сок не оставляет ему выбора. Ионы магния Mg 2+ (то есть частицы магния, потерявшие часть электронов) переходят из полоски металла в лимонный сок, позволяя свободным электронам переходить от Mg к Cu. Чтобы принять ионы Mg 2+ , лимонному соку нужно избавиться от части положительно заряженных «+» ионов. К счастью, в соке много лимонной кислоты — она, как и другие кислоты, легко отдает ионы H + . Часть этих ионов принимает у меди электроны и превращается в молекулы H2 , которые образуют пузырьки газа и покидают раствор. Электроны же свободно движутся по проводу, благодаря чему светодиод горит. И так до тех пор, пока магниевая полоска совсем не растворится.

Из чего еще можно сделать батарейку?

Представьте, что вам срочно нужно электричество, а под рукой нет меди Cu и магния Mg. Подойдут и другие па́ры металлов! Чтобы подобрать хорошую пару, воспользуйтесь «электрохимическим рядом активности металлов». В этом ряду металлы отдают электроны всем металлам, стоящим справа от них (так же, как магний отдавал электроны меди). Чем дальше друг от друга находятся металлы в этом ряду, тем лучше они делятся электронами по проводу.

Если так получилось, что под рукой нет лимона, возьмите любой сочный фрукт, овощ или любой раствор с большим количеством ионов. Подойдут подсоленная вода, минералка или сок.

Читайте также  Бра из бамбука

Как насчет огуречной батарейки с алюминием и серебром? Или лимонадной батарейки с цинком и золотом? Создайте свою батарейку с тем, что найдете дома! Попробуйте использовать два элемента, чтобы зажечь светодиод, как в опыте «Элемент Даниеля». Учтите, что более активные металлы будут медленно растворяться, поэтому фрукты и напитки из этого опыта нельзя будет употреблять внутрь — они будут непригодными для еды и питья!

Как работает батарейка из лимона?

Магний активнее меди. Если эти два металла входят в одну электрохимическую ячейку, электроны в ней будут перемещаться через светодиод от магния к меди. Именно благодаря такому перемещению электронов светодиод загорается. Электроны — отрицательно заряженные частицы, поэтому на медной проволоке будет накапливаться избыточный отрицательный заряд.

В таких условиях и медь, и магний чувствуют себя некомфортно, но на помощь приходит лимон. То есть не сам лимон, а его сок, содержащий лимонную кислоту. В растворе лимонная кислота частично распадается на цитрат-анионы и ионы водорода H + (протоны). Другими словами, лимонный сок работает как раствор электролита, способный проводить электрический ток. Затем протоны забирают у медной проволоки избыточные электроны и образуют молекулы водорода:

В то же время положительно заряженные ионы магния покидают магниевую полоску и переходят в раствор. Это означает, что магниевая полоска постепенно растворяется:

Ионы магния будут переходить в раствор, пока магниевая полоска полностью не растворится.

Как работает раствор электролита?

Как правило, электролитом является вещество, способное при растворении распадаться на ионы. Собственно, так и получается раствор электролита. Электролитом может быть не только лимонная кислота, но и хлорид натрия (поваренная соль), и вообще практически любая водорастворимая соль. При растворении электролита образуются и отрицательно (анионы), и положительно (катионы) заряженные ионы. Они помогают поддерживать баланс между зарядами в ячейке, убирая избыточный положительный или отрицательный заряд с металлических составляющих батарейки. Без такого баланса батарейка не смогла бы работать.

Лимонная батарейка!

Представляешь, как изменилась бы наша жизнь, не будь в ней батареек? Если бы не было этого удобного способа хранения электричества, мы бы не пользовались всеми нашими электронными девайсами вроде мобильного телефона, планшета, ноутбука. Не было бы и многих других привычных вещей – от радиоуправляемых машинок с фонариками до слуховых аппаратов. Им всем тоже нужна розетка, чтобы работать.

В 1800 году Алессандро Вольта изобрел первую батарею. С тех пор ученые трудились не покладая рук, чтобы ее постоянно совершенствовать. Сложи вместе все эти годы научной работы и все то разочарование, которое постигает тебя, когда батарейка садится. А теперь представь – ты можете ее сделать дома, из подручных средств! Попробуй, и это наверняка «зарядит» твое воображение!

Немного информации

Батареи – это контейнеры, которые хранят химическую энергию, которая может быть преобразована в электрическую, другими словами – в электричество. К образованию энергии приводит электрохимическая реакция. Реакция обычно происходит между двумя кусками металла, называемыми электродами, и жидкостью или пастой, называемой электролитом. Чтобы батарея работала хорошо, электроды должны быть сделаны из двух разных металлов. Это гарантирует то, что один электрод будет вступать в реакцию с электролитом отличную от той,которая произойдет между другим элеткродом и электролитом. Это различие и есть источник энергии. Соедини два электрода с материалом, который хорошо проводит электроэнергию (так называемый проводник) и запусти химическую реакцию! Батарея генерирует электричество! Делая соединения, помни: электричество выбирает пути наименьшего сопротивления. И если есть несколько путей от одного электрода к другому, электричество выберет самый простой из них.

Теперь, когда ты знаешь основные принципы работы батареек, давай посмотрим, что есть в нашем доме. Алюминиевая фольга – прекрасный проводник, электричество легко проходит через нее. Кстати, наше тело – тоже отличный проводник, но не такой хороший, как алюминиевая фольга. Электродами послужат медные монетки, спрятанные в свинку-копилку. Что же до электролитов – их полно на нашей кухне, и один из них – лимонный сок.

Да-да, сделать батарею своими руками гораздо проще, чем ты мог подумать!

Название изображения

Материалы

  • Две медные монетки
  • Вода
  • Несколько капель средства для мытья посуды
  • Бумажные полотенца
  • Алюминиевая фольга (девять отрезков по 60 сантиметров)
  • Ножницы
  • Линейка
  • Лимон (желательно с кожицей)
  • Тарелка
  • Нож (и помощь взрослого человека при его использовании)
  • Две скрепки с пластиковым покрытием

Подготовка

  • Вымой монетки в мыльной воде, затем обсуши их бумажным полотенцем; это удалит грязь, которая могла к ним прилипнуть.
  • Аккуратно вырежи три прямоугольника из алюминиевой фольги размером 3 х 20 см.
  • Сложи каждую полосу три раза, чтобы получить три крепкие алюминиевые полоски толщиной 1 см и длиной 20 см.
  • Примечание: В этом упражнении мы будем делать батареи очень низкого напряжения. Количество электроэнергии, вырабатываемой этой самодельной батареей, является безопасным, и ты сможешь протестировать ее, почувствовав слабый ток при нажатии пальцем. Более высокое напряжение электроэнергии может быть очень опасным и даже смертельным; ты не должен экспериментировать с батареями из магазина или розетками!

Процесс

  • Положи лимон на бок на тарелке и попроси взрослого сделать небольшой надрез в середине лимона. Сделайте разрез около двух сантиметров в длину и один сантиметр глубиной.
  • Сделайте второй аналогичный разрез на расстоянии около одного сантиметра от первого и параллельно ему.
  • Вдави монетку в первый разрез, пока над кожей лимона не останется только половинка монеты. Часть монетки должна быть в контакте с лимонным соком, потому что именно он служит электролитом. Сама монетка в контакте с лимонным соком служит в качестве первого электрода.

Примечание: Если у твоего лимона очень толстая кожа, тебе, возможно, потребуется помощь взрослого, чтобы аккуратно срезать лишнюю цедру.

Догадываешься, почему так важно, чтобы часть монетки была в контакте с лимонным соком?

  • Помести одну из алюминиевых полосок во второй разрез, убедись, что часть алюминия находится в контакте с лимонным соком.

Угадай, какой частью батареи служит алюминиевая полоса внутри лимона? Как ты думаешь, важно ли, чтобы алюминий был в контакте с лимонным соком?

  • Ты только что сделал батарейку! Она имеет два электрода, изготовленных из различных металлов и электролит, разделяющий их.

Как ты думаешь, будет ли эта батарея вырабатывать электроэнергию, или ей чего-то не хватает?

  • Твой аккумулятор может вырабатывать электроэнергию, но будет делать это только тогда, когда электроды будут соединены с чем-то, что проводит электричество. Для этого прикрепи вторую алюминиевую полосу к части монетки, торчащей из лимона, скрепкой с пластиковым покрытием. Убедись, что алюминий касается монетки и электроэнергия может пройти между медью и алюминием.

Ты использовал алюминиевую полоску, чтобы создать соединение. А пластиковая полоска сработала бы?

Знаешь, почему тебе не нужно создавать подключение ко второму электроду для этой конкретной батарейки?

  • Как только две алюминиевые полоски соприкоснутся друг с другом, в батарее будет вырабатываться электричество, оно будет проходить через полоски, от одного электрода к другому. Ты не можешь видеть электричество, но можешь почувствовать его. Держи две полоски на расстоянии одного сантиметра друг от друга и прикоснись к ним пальцем.

Чувствуешь покалывание от небольшого количества электроэнергии, которая проходит от одной алюминиевой полоски в другую через твое тело?

  • Чтобы получить больше электрического сока (и немного более сильные ощущение покалывания), можешь сделать вторую батарею, идентичную первой. Выбери другое место на этом лимоне или используй второй лимон, чтобы сделать второй аккумулятор. Обрати внимание, что тебе для этого понадобится только одна алюминиевая полоска. Для подключения второй к первой нужно найти алюминиевую полосу на первой батарее, которая служит электродом (ее кончик вставлен в лимон). Используй скрепку с пластиковым покрытием, чтобы прикрепить другой конец этой алюминиевой ленты к монетке второго аккумулятора. Это соединит алюминиевый электрод первого аккумулятора с медным электродом второго аккумулятора.
  • Протестируй набор подключенных батарей так же, как тестировал одну батарею, чтобы концы алюминиевой фольги торчали из твоего приспособления (те, что имеют свободный конец) и были в контакте с твоими пальцами.

Чувствуешь электроэнергию? А в первом случае чувствововал? Есть ли разница в ощущениях?

Внимание: Если что-то не получилось, проверь, касаются ли монетки-электроды и алюминиевые полоски-электроды лимонного сока-электролита. Проверь контакт между фольгой и монеткой, алюминиевые полоски не должны касаться друг друга. Если все правильно, но ты по-прежнему не чувствуешь ток, попроси своего друга или родителей опробовать твою батарею. Может, электричества недостаточно. Тогда нужно смастерить еще одну батарею.

Дополнительно

  • Теперь, когда ты научился определять, есть ли в нашей батарее электричество, попробуй разные конфигурации.

Что произойдет, если алюминиевые полоски будут касаться друг друга? Что будет, если ты заменишь фольгу на пластиковую полоску или на зубочистку?

  • Способ, которым ты воспользовался в этом опыте, ученые называют «последовательным соединением батарей в цепи».

Как ты думаешь, количество батарей в цепи влияет на то, какую силу тока ты чувствуешь?

  • Попробуй использовать другие комбинации металлов.
Читайте также  Идеи декора дома на Новый год

Что будет, если в качестве электродов будут использоваться две монеты? А что будет, если один из электродов будет медным, а второй никкелевым?

Имей в виду, иногда сила тока может быть настолько слабой, что ты ее не почувствуешь. Соедини две или более батарей такого типа, тогда ты наверняка сможешь проверить, работают ли они.

  • Мы использовали лимон в качестве электролита для батареи.

Как ты думаешь, нам подойдут другие фрукты или овощи? Можно ли сделать батарею из картофеля, яблока или лука? Поэкспериментируй на кухне (с разрешения родителей, конечно). Какой фрукт или овощ подойдет для батареи лучше всего?

Электричество из лимона, апельсина, картофеля — как это возможно?

Желая просто удовлетворить свое любопытство или оказавшись по какой-нибудь причине вдали от цивилизации, где нет ни аккумуляторов, ни батареек, добыть электричество для питания светодиодного фонарика можно при помощи доступных плодов растений: картошки, яблока, апельсина, лимона, лука и т. д. Достаточно иметь под рукой какие-нибудь соединительные провода, и совсем идеально было бы раздобыть вдобавок цинк и медь.

Проверить данную идею можно буквально на коленке: воткните в картофелину с одной стороны медную монетку или кусок медного провода, а с другой стороны — гвоздь или канцелярскую скрепку. При помощи вольтметра у вас тут же получится измерить напряжение в районе 1 вольта между данными электродами.

Электричество из лимона, апельсина, картофеля - как это возможно?

А суть здесь вот в чем. Клубень картофеля, яблоко, лимон, апельсин и т. д. — от природы содержат в себе не только сложные полезные вещества и витамины, необходимые нашему организму для питания.

Сок данных плодов является еще и природным электролитом, это значит, что в таком соке содержатся кислота и растворенные в ней соли. Следовательно яблоко (даже неспелое и маленькое), картофелину, лимон или апельсин, можно реально применить в качестве составной части химического источника тока, корпус ячейки которого уже готов благодаря самой природе.

Итак, что же происходит, когда мы втыкаем в такой плод с одной его стороны оцинкованный гвоздь, а с другой — медную проволоку, и замыкаем цепь? Гвоздь станет отрицательным электродом — анодом, с него электроны будут утекать в нагрузку, так как в кислой среде начнется реакция окисления цинка с высвобождением электронов. При этом каждый атом цинка отдает по два электрона.

Медь служит здесь катодом — положительным электродом. Медь является сильным окислителем, она притягивает к себе такое же количество электронов, сколько отдает цинк. То есть на катоде протекает химическая реакция восстановления. Так в цепи инициируется протекание электрического тока.

На поверхности меди реакция восстановления протекает так: положительно заряженные ионы водорода, содержащиеся в кислоте, получают недостающие электроны от цинка и превращаются в водород. Водород выходит наружу в виде пузырьков.

Около катода (меди) формируется высокая концентрация отрицательно заряженных ионов кислоты, а около анода (цинка) — положительно заряженных ионов цинка. Ионный обмен между электродами внутри такой батарейки приводит к непрерывной балансировке зарядов в электролите, когда цепь замкнута.

Что касается изначальной разности потенциалов между электродами, (когда цепь разомкнута) то она будет зависеть здесь от двух факторов: от кислотности среды и от разности электрохимических потенциалов металлов, из которых сделаны электроды. Таблица электрохимических потенциалов металлов поможет понять это более наглядно.

Таблица электрохимических потенциалов металлов

Таблица электрохимических потенциалов металлов

В качестве положительного электрода целесообразно брать металл, стандартный электрохимический потенциал которого положителен относительно водорода (например Cu – медь имеет электрохимический потенциал +0,34 В). Чтобы сделать отрицательный электрод, необходимо взять металл, стандартный электрохимический потенциал которого отрицателен по отношению к водороду ( например Zn – цинк имеет электрохимический потенциал -0,76 В). Разность получается довольно значительной, а именно 1,1 В.

Батарейка из лимонов

Соединив последовательно несколько таких элементов, можно получить большее напряжение. Чтобы увеличить ток — соединяйте элементы параллельно, при этом используйте электроды по возможности большего размера, чтобы площадь взаимодействия металла с электролитом получилась бы больше, и окислительно-восстановительная реакция могла протекать активнее (смотрите — Схемы соединения аккумуляторов: параллельное и последовательное подключение).

Известен случай, когда один британский студент на протяжении недели пользовался музыкальным плеером, заряжая его при помощи цинка, меди и лука, пропитанного фруктовым напитком.

Источники питания: полтора лимона

Скромная энергетика лимонной батареи компенсируется внешностью и запахом.

Под лимоном в последнее время понимают вовсе не цитрусовый плод, а аппетитную пачку денег — на покупку аккумулятора ее точно хватит. Однако же и обыкновенный лимон способен вырабатывать ток — даром что кислота в нем не серная, а… Какая, кстати? Лимонная?

СОБИРАЕМ БАТАРЕЮ

Рецепт известен: две пластинки из разных металлов, например из меди и цинка, воткнуть в беззащитный фрукт. Почему обязательно из разных? Для протекания тока нужна асимметрия: одинаковые электроды поведут себя одинаково, толку от их соседства будет мало. А вот цинк и медь растворяются в кислоте с разной скоростью, и соответствующие электроды приобретают различные электрические потенциалы. У меди он ниже, к ней и двинутся электроны. Если соединить пластинки между собой, то вольтметр, подключенный в такую цепь, покажет наличие напряжения. Забавный факт: за направление электрического тока в электротехнике условно принимают не движение толпы электронов, а прямо противоположное ему. Таким образом, в нашем эксперименте медный электрод получает знак «+», а цинковый — знак «-».

ЗАПРОСЫ РАСТУТ

Четырех лимонов хватит для пробуждения к жизни индикаторного светодиода. А сколько их потребуется, чтобы крутануть стартер? Давайте прикинем. Испытанный нами цитрус выдал примерно 0,8 В — значит, для напряжения в 12 В понадобится 15 лимонов, включенных один за другим. И всё бы хорошо, но ток, рождаемый одним, даже самым «сильным» лимончиком, составляет от силы 1 мА! Чтобы выжать хотя бы сотню ампер, нужно увеличить число плодов в сто тысяч раз — получается полтора миллиона лимонов. Неудивительно, что под капотами вместо ящиков с цитрусовыми обосновались свинцовые аккумуляторы.

Электроды свинцового аккумулятора тоже разные: отрицательный сделан из порошкообразного свинца, а положительный — из пасты его двуокиси. Они погружены уже не в мякоть лимона, а в раствор серной кислоты — электролит. По мере разряда оба электрода постепенно становятся одинаковыми, превращаясь в так называемый сульфат свинца PbSO4, потребляя серу из электролита, чья плотность уменьшается. С течением времени он всё ближе к дистиллированной воде. Когда оба электрода станут одинаковыми, никакого тока из аккумулятора уже не выжмешь (как и из лимона с двумя одинаковыми пластинками внутри).

Чтобы зарядить аккумулятор, к нему подключают внешний источник электроэнергии. Происходит обратный процесс: сера возвращается в электролит, а оба электрода постепенно восстанавливаются до первоначального состава. Но лимон так не подзарядить.

Конечно, все описанное — сильно упрощенная модель современной батареи. Для придания ей вибростойкости, долговечности, снижения саморазряда в свинцовый сплав вводят небольшие количества сурьмы, кальция, ряд других присадок. Очень важна чистота электролита: даже ничтожные примеси меди и особенно железа резко ускоряют саморазряд, поэтому воду из-под крана доливать никак нельзя.

Так называемые кальциевые аккумуляторы — по сути, те же свинцовые, но с небольшой добавкой упомянутого металла. Их преимущества: очень низкий саморазряд (это позволяет хранить на складах уже залитые и готовые к работе батареи) и меньшая склонность к выкипанию электролита при зарядке (аккумулятор становится практически необслуживаемым).

ЭТО ПРИГОДИТСЯ

На морозе химические процессы замирают, поэтому батарея не только хуже отдает ток, но и отказывается принимать заряд. Отсюда и неожиданные отказы крутить стартер: если поездки кратковременны, электролит не успевает прогреться — заряд не восстанавливается. При этом генератор работает исправно, но красная лампочка отсутствия зарядки не загорается. Еще одна зимняя особенность. Помните, мы говорили о падении плотности электролита и превращении активной массы электродов в сульфат свинца? И то и другое увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора — при большой нагрузке изрядная часть вольтов останется в батарее, а не пойдет на стартер.

Что еще стоит знать о стартерных батареях? Во-первых, никогда не допускайте глубокого разряда. Это приведет к необратимой сульфатации пластин — при заряде большая их часть так и не восстановится до исходного состояния, что равноценно потере емкости. Такая батарея вроде бы заряжается, выдает 12,6 В, но накапливает при этом так мало энергии, что ее может не хватить даже на однократный пуск.

А слабо поставить на машину мощную батарею — от танка? Если она, конечно, влезет. Эффект будет скромным: при коротких зимних поездках такой аккумулятор все равно мало-помалу разрядится, разве что позже штатного. В заряженном состоянии он, конечно, сможет дольше крутить стартер. Но это нужно лишь тем, у кого машина неисправна: то ли свечи заливает, то ли искры нет… Обладателям же мощной «музыки» лучше озаботиться подбором генератора, соответствующего энергопотреблению: в нормальном режиме именно он обеспечивает всех потребителей, а вовсе не батарея!

masterok

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.

  • цинк
  • медь
  • кислота

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.

  • в качестве медного электрода использовать не гвоздь, а саму же проволоку, которой собирается схема
  • в контактах применить пайку

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: