Меню

Ток из двух лимонов

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Как добыть электричество из овощей и фруктов masterok June 7th, 2018

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).

Читайте также:  В каком из перечисленных ниже технических объектов используется явление движения проводника с током

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.

Источник

Зависимость напряжения в лимоне от используемых металлов

Введение

Однажды в Интернете я увидел видеоролик о том, как с помощью шести лимонов можно зажечь электрическую лампочку. Суть опыта заключалась в следующем. В лимон вставлялись медная проволока и железный гвоздь. Затем медная проволока одного лимона соединялась с помощью провода с гвоздем другого лимона и так далее, пока все шесть лимонов не будут соединены между собой. Мультиметром измеряли напряжение, оно оказалось равным около 6 вольт. Цепь замыкали с помощью электрической лампочки, которая загоралась. Я заинтересовался этим фактом и решил проверить, действительно ли это так. Собрав точно такую же цепь, я измерил напряжение. У меня получилось 2,8 вольт, то есть почти в 2 раза меньше, чем в видеоролике. Я стал искать причину и в одной из книг прочитал, что вместо железного гвоздя можно использовать цинковую пластинку [2.102], которую можно получить из батарейки. Заменив железный гвоздь на цинковую пластину, я получил напряжение 5,8 вольт (ПРИЛОЖЕНИЕ I). Тогда я выдвинул гипотезу: напряжение, которое вырабатывается с помощью лимона, зависит от того, какие металлы используются. Эту гипотезу я решил проверить с помощью ряда опытов.

Цель моей работы – экспериментально проверить, как зависит напряжение в лимоне от используемых металлов.

Читайте также:  Почему полупроводниковый диод нельзя использовать для выпрямления тока при

Задачи:

1) Подобрать пару металлов, между которыми в лимоне возникает напряжение;
2) Измерять возникающее напряжение с помощью мультиметра;
3) Отразить полученные результаты в виде схемы, таблицы или графика.

Лимон с вставленными в него различными металлами является простейшей батарейкой, так называемым гальваническим элементом. С помощью батарейки можно зажечь лампочку, за счет батарейки работают многие устройства, которые использует человек: плеер, пульт дистанционного управления, детские игрушки. Как можно изготовить батарейку в домашних условиях, чтобы хотя бы на короткое время заменить вышедшую из строя? В этом я вижу актуальность своей работы.

Из истории создания батарейки

Первую батарею изготовил в 1800 году Алессандро Вольта [3.99]. Она состояла из набора цинковых и медных дисков, разделенных кусками бумаги, пропитанными соляным раствором. Диски укладывались один на другой в виде столба. Соединив медным проводом первый диск из цинка с последним медным диском, Вольта получил ток в результате химической реакции между медью, цинком и соляным раствором. Чем больше размер пластинок, тем больше тока они пропускают. С увеличением числа медных и цинковых пластинок, проложенных бумагой, растет и напряжение. Как только соль в растворе истощалась, электрический ток исчезал. Таким образом, Вольта открыл, что электрический ток возникает между двумя разными металлами, если эти металлы находятся в соответствующем контакте между собой [1.177]. В честь ученого с 1881 года единица измерения напряжения называется “вольт” (В) [3.99].

У Алессандро Вольта не было приборов для измерения тока и напряжения. Он пользовался собственным языком. Чтобы проверить, заряжена ли батарейка, можно коснуться языком контактов: почувствуется пощипывание. Так же поступал и Вольта. Он пропускал ток по языку и отмечал более или менее кислый вкус [3.101].

Самые распространенные в настоящее время – цинково-угольные батареи, они самые дешевые. У отрицательного полюса находится цинковый стаканчик, у положительного – угольный стержень, а в качестве электролита между ними применяют раствор едкого калия. По мере использования батареи цинковый стаканчик растворяется, и батарея в конце концов выходит из строя.

Батареи превращают химическую энергию в электрическую, постепенно вырабатывая свой ресурс. Процесс этот необратим. Только аккумуляторы можно перезаряжать до тысячи раз. В автомобилях применяются свинцовые аккумуляторы. Аккумулятор состоит из двух свинцовых электродов, между которыми находится электролит – кислота. Аккумулятор питает энергией стартер: он нужен, чтобы завести мотор. Заряжается аккумулятор за счет генератора во время движения [3.99].

В моем опыте с лимоном железо (или цинк) выпускает электроны, а медь принимает их. Железо (или цинк) называют неблагородным металлом, а медь – благородным. Лимон используется как электролит – содержащаяся в нем лимонная кислота проводит ток между железом (или цинком) и медью. Стоит соединить металлы, и по ним потечет ток [3.99].

Изучение зависимости напряжения в лимоне от используемых металлов

Для своих опытов я попросил маму купить в магазине лимонов. Металлами я воспользовался теми, которые оказались наиболее доступными: цинковую полоску вырезал из корпуса батарейки, железо – гвоздь, медь получил из медного провода, предварительно удалив с него изоляцию, полоску алюминия отрезали из коллекции демонстрационного материала “Алюминий и его сплавы”, олово – из набора для паяния. Свинцовая проволока нашлась у руководителя. Всего я взял 6 металлов (ПРИЛОЖЕНИЕ II). Пробовал проводить опыты с серебром и золотом в ювелирных украшениях, но мультиметр показывал нулевые значения. Учитель мне объяснил, что опыт не удается потому, что ювелирные украшения изготовлены из сплавов.

В лимон воткнул медную проволоку. В качестве второго металла поочередно брал железо, олово, алюминий, свинец, цинк. Комбинацию металлов отразил в схеме:

Варианты комбинации металлов

У каждой пары металлов измерял напряжение. Полученные результаты занес в таблицу:

Из таблицы видно, что между двумя различными металлами возникает разное напряжение. Руководитель объяснил мне, что выбранные мною металлы можно расположить в ряд: Al, Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, который так и называется “Ряд напряжений металлов”. Чем дальше в этом ряду находятся металлы друг от друга, тем большее напряжение возникает между ними. Вот почему когда я заменил железный гвоздь на цинковую пластинку, напряжение увеличилось почти в 2 раза.

Я решил проверить, действительно ли напряжение между металлами зависит от их положения в ряду напряжений металлов.

Из схемы видно, что в каждом ряду (Sn – Cu, Fe – Cu, Zn – Cu, Al – Cu) напряжение увеличивается. Таким образом, напряжение между металлами зависит от их положения в ряду: чем дальше металлы расположены друг от друга, тем больше между ними напряжение.

Выводы

При выполнении данной работы я узнал много нового и интересного:

1. Познакомился с устройством батарейки.
2. Узнал, что некоторые фрукты, например, лимоны могут создавать напряжение, достаточное для того, чтобы зажечь маломощную лампу.
3. Металлы в химии называются на латинском языке.
4. Металлы расположены в ряд, который называется “Рядом напряжений металлов”.
5. Чем дальше друг от друга в этом ряду расположены металлы, тем большее напряжение возникает между ними.

Библиографический список

1. Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И. Мотылевой. – М.: ЗАО “РОСМЭН-ПРЕСС”, 2006
2. Ди Специо М. Занимательные опыты: Электричество и магнетизм/ М. Ди Специо; Пер. с англ. М. Заболотских, А. Расторгуева. – М.: ООО “Издательство АСТ”: ООО “Издательство Астрель”, 2004
3. Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей/ Пер. с нем. П. Лемени-Македона. – М.: Эксмо, 2012
4. Яковлева М.А. Веселые научные опыты для детей и взрослых. Опыты в комнате/ Мария Яковлева. – М.: Эксмо, 2013

Читайте также:  Трансформатор постоянного тока повышающий 12в

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Напряжение в лимоне, возникающее между медью и железом

Напряжение в лимоне, возникающее между медью и цинком

ПРИЛОЖЕНИЕ II

ПРИЛОЖЕНИЕ III

Примеры комбинации металлов и возникающее между ними напряжение:

Автор:
Немчинов Никита,
3 класс

Руководитель:
Якушева Елена Викторовна,
учитель физики филиала

Источник

Как получить электричество из лимонов. Показываем процесс с фото

Суть эксперимента

Получить электричество из лимона совсем не сложно. Для этого нам потребуется:

  • несколько лимонов;
  • два отрезка медной проволоки (жёсткой и гибкой) в качестве положительно заряженных электродов;
  • светодиод небольшого размера;
  • несколько оцинкованных болтов или гвоздей, которые будут служить отрицательно заряженными электродами.

Данный эксперимент основан на принципах простейшей гальванической батареи и включает в себя получение электричества методом химической реакции между цинком, медью и лимонной кислотой.

Сок лимона, вступая в химическую реакцию с цинком, растворяет его. В результате от цинковой пластины отделяются положительно заряженные ионы и оседают на медной пластине, которая в свою очередь приобретает положительный заряд.

Получившаяся разность потенциалов на концах цинковой и медной пластин создают напряжение на их выводах, равное приблизительно 1 В. Но для того, чтобы зажечь хотя бы один светодиод, этого недостаточно. Нужно получить порядка 2,5–3 Вольт.

Кроме того, сила тока, получаемая от одного лимона, согласно расчётам, достигает лишь 200 мкА (0,0002А), а сам лимон обладает большим внутренним сопротивлением. И несмотря на его довольно высокий внутренний КПД (более 60%), для стабильной работы стандартного светодиода требуется около 20 мA (0,02А).

Этот параметр, к сожалению, нам увеличить не удастся, так как сила тока при последовательном соединении любого количества источников в цепи остается неизменной, а значит мощность будет небольшой при любом количестве лимонов. Но зато, соединяя таким образом несколько плодов, можно увеличить напряжение.

Этим мы и займемся.

Процесс эксперимента

Для того чтобы зажечь светодиод с помощью лимонов, подготовим ингредиенты. Нарезаем медный провод на небольшие отрезки примерно по 5 см и соединяем их с болтами отрезками мягкой медной проволоки.

Теперь устанавливаем получившуюся конструкцию в лимоны с разных концов таким образом, чтобы соединения медь-цинк в лимонах чередовались, а медные контакты одного лимона были соединены с оцинкованными контактами каждого соседнего лимона.

После последовательного соединения пяти фруктов замеряем напряжение на крайних выводах медь-цинк мультиметром. Оно должно подняться примерно до 3 В.

Теперь осталось подключить к нашей схеме сам светодиод. Делаем это с помощью все той же медной проволоки и смотрим на результат.

Как видно, этого напряжения вполне хватает для того, чтобы светодиод начал светиться, а значит теория подтвердилась. Из лимона можно извлечь электричество.

Заключение

Конечно же такой способ не годится для того, чтобы, например, осветить комнату или хотя бы зажечь походный фонарь. Но это и не входило в цели данного эксперимента. Мы лишь хотели в очередной раз показать, что электричество окружает нас повсюду и для его извлечения достаточно понимать его природу.

Кроме этого, данный опыт абсолютно безопасен, поэтому его можно повторять дома вместе с детьми, которые наверняка останутся в восторге от того, на что способны обычные фрукты 🙂

Источник



Батарейка из лимона и способ ее изготовления

Многим школьникам на уроках химии, физики или трудов посчастливилось сделать батарейку из лимона. Звучит это странно, ведь все привыкли видеть элементы питания стандартного типа. Но источник энергии из фрукта это что-то необычное!

Как сделать батарейку из лимона?

В действительности соорудить подобную установку можно из любого фрукта. Вся разница будет лишь в напряжение. У лимона есть преимущество, в нем имеется лимонная кислота. Она способна генерировать больший электрический ток.

Вот что потребуется для создания лимонной батарейки:

  1. Лимон – 1-2 штуки.
  2. Медная проволока в количестве 1 штуки. Для масштабного эксперимента можно взять по больше. Если нет, можно использовать монетку.
  3. Цинковая пластина. В ее роли может выступать обычный металлический болт, шуруп или проволока.
  4. Мультиметр или тестер для определения напряжения.
  5. Светодиод. Он позволит зафиксировать наглядно что ток имеется.

Как видите в основе изготовления этой батареи лежат всего три вещи.

Шаг №1.

Возьмите лимон и немного его помните. Так же при желании можете помыть и протереть. Хотя это не так важно.

Обычный л

Шаг №2.

Поместите на небольшую глубину до 2 см медный проводник и недалеко от него металлический.

2 контакта

Подсоедините к торчащим прутикам провода.

контакты

Протестируйте мультиметром сколько данная установка выдает вольт.

Ток из лимона

В итоге 0,91 вольт!

Соберите вторую лимонную батарейку и соедините их последовательно. Либо воткните еще медный и металлический провод. Затем наискосок соедините их между собой.

Дело в том, что светодиод не будет гореть от одной батарейки, поэтому потребуется вторая.

Таким образом батарейка из лимона стабильно может выдавать электрический ток.

Объяснение: Работа подобного элемента питания основана на взаимодействии двух проводников разноименных металлов. После того как их помещают в лимон их окружает среда из лимонной кислоты. Это вещество служит электролитом. То есть начинает течь химическая реакция и ионы перемещаются, выдавая энергию.

В место монеты лучше всего использовать проволоку медную.

Источник