Uma vez em uma ilha deserta, o moderno Robinson poderia se dar ao prazer de usar um player, smartphone ou lanterna de bolso, desde que pudesse extrair eletricidade de cocos e bananas.
Certamente muitos dos cursos de física lembram ou ouviram isso de batatas comuns, e não apenas delas, você pode obter alguma eletricidade.
O que é necessário para isso, e assim é possível acender uma lanterna de baixa potência, um relógio LED alimentado por baterias redondas de 1-2 Volts, ou fazer funcionar um receptor de rádio?
E sim e não, vamos dar uma olhada mais de perto.
Para entender que a voltagem de uma batata não é uma ficção, mas uma coisa muito real, basta enfiar pontas de prova afiadas de um multímetro em uma única batata e você verá imediatamente vários milivolts na tela.
Se complicar um pouco a estrutura, por exemplo, inserir um eletrodo de cobre ou uma moeda de bronze no tubérculo de um lado e algo de alumínio ou galvanizado do outro lado, o nível de tensão aumentará significativamente.
O suco de batata contém sais e ácidos dissolvidos, que são essencialmente um eletrólito natural.
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A propósito, limões, laranjas e maçãs podem ser usados com igual sucesso. Assim, todos esses produtos podem alimentar não só pessoas, mas também aparelhos elétricos.
No interior dessas frutas e vegetais, devido à oxidação, os elétrons escapam do ânodo submerso (contato galvanizado). E eles serão atraídos por outro contato - cobre. No entanto, não se confunda, a eletricidade não é gerada diretamente a partir de batatas aqui. É bem produzido precisamente devido aos processos químicos entre os três elementos:
- zinco
- cobre
- ácido
E é o contato de zinco que serve como consumível aqui. Todos os elétrons fluem para longe dele. Sob certas condições, até mesmo o solo de terra pode fornecer eletricidade. A principal condição é a acidez.
Bateria de terra
O aumento da acidez do solo é um problema para os agrônomos, mas uma alegria para os engenheiros elétricos. O conteúdo de íons de hidrogênio e alumínio na terra permite que você enfie literalmente duas varetas (como de costume, zinco e cobre) na panela e obtenha eletricidade. Nosso resultado é 0,2 V. Para melhorar o resultado, o solo deve ser regado.
É importante compreender que a eletricidade não é gerada a partir de limão ou batata. Não se trata de forma alguma da energia das ligações químicas nas moléculas orgânicas, que é absorvida pelo nosso corpo como resultado do consumo de alimentos. A eletricidade é gerada por reações químicas envolvendo zinco, cobre e ácido, e em nossa bateria é o prego que serve de consumível.
Montando uma bateria de batatas
Então, aqui está o que você precisa para montar uma bateria mais ou menos capacitiva:
Batatas, vários pedaços, pois um pouco servirá.
Cobre, de preferência fios de núcleo único, quanto maior a seção transversal, melhor.
Pregos ou parafusos galvanizados e de cobre (só pode ser usado arame).
Os pregos terão um papel importante na geração de eletricidade para a lanterna, os pregos galvanizados são um contato negativo (ânodo), os pregos revestidos de cobre são um ponto positivo (cátodo).
Se você usar pregos simples em vez de pregos galvanizados, perderá até 40-50% na tensão. Mas, como opção, ainda funcionará.
O mesmo se aplica ao uso de fio de alumínio em vez de pregos. Ao mesmo tempo, um aumento na distância entre os eletrodos em uma batata não desempenha um papel especial.
Pegue os fios de cobre (núcleo mono) com uma seção transversal de 1,5-2,5 mm2, 10-15 cm de comprimento. Retire-os do isolamento e amarre-os a um cravo.
É melhor, claro, soldar, então a perda de tensão será muito menor.
Um prego de cobre de um lado do fio e galvanizado do outro.
Em seguida, coloque as batatas e cole os pregos de forma consistente. Nesse caso, pregos diferentes são cravados em cada tubérculo, de pares de fios diferentes. Ou seja, você deve ter um contato de zinco e um contato de cobre em cada batata.
Tubérculos diferentes são conectados uns aos outros, apenas por meio de pregos feitos de materiais diferentes - cobre + zinco - cobre + zinco, etc.
Medições de tensão
Digamos que você tenha três batatas e as conectou conforme descrito acima. Para descobrir qual é a tensão, use um multímetro.
Mude para o modo de medição de tensão DC e conecte as sondas de medição aos condutores das batatas extremas, ou seja, para o contato positivo inicial (cobre) e o contato negativo final (zinco).
Mesmo três batatas de tamanho médio podem produzir quase 1,5 Volts.
Se, no entanto, reduzir todas as resistências de transição ao máximo, e para isso:
- use não um prego como eletrodo de cobre, mas o próprio fio com o qual o circuito é montado
- usar solda em contatos
então, apenas 4 batatas são capazes de produzir até 12 volts!
Se sua lanterna barata é alimentada por três pilhas AA, você precisará de cerca de 5 volts para brilhar com sucesso. Ou seja, ao usar fios comuns, você precisa de pelo menos três vezes mais batatas.
Para isso, aliás, não é necessário procurar tubérculos adicionais, basta cortar os existentes em várias partes com uma faca. Em seguida, faça o mesmo procedimento com fios e pinos.
Insira um pino galvanizado e um pino de cobre em cada tubérculo cortado. Como resultado, é perfeitamente possível obter uma tensão constante de mais de 5,5V.
É possível, teoricamente, obter 5 volts de uma única batata e, ao mesmo tempo, garantir que todo o conjunto não seja maior do que uma bateria de dedo? É possível e muito fácil.
Corte pequenos pedaços do caroço das batatas e coloque-os entre eletrodos planos, por exemplo, moedas de diferentes metais (bronze, zinco, alumínio).
No final, você deve acabar com algo como um sanduíche. Mesmo uma peça desse tipo de montagem é capaz de fornecer até 0,5 V!
E se você coletar vários deles juntos, o valor necessário até 5 V será facilmente obtido na saída.
Força atual
Parece que tudo, o objetivo foi alcançado, e resta apenas encontrar uma maneira de conectar a fiação aos contatos de alimentação da lanterna ou LEDs.
Porém, tendo feito este procedimento e tendo montado uma construção nada fraca de vários cartões, você ficará muito desapontado com o resultado final.
É claro que LEDs de baixa potência acenderão, afinal, você ainda recebeu tensão. No entanto, o nível de brilho de seu brilho será catastroficamente fraco. Por que isso está acontecendo?
Porque, infelizmente, essa célula galvânica fornece uma corrente desprezível. Será tão pequeno que nem todos os multímetros podem medi-lo.
Alguém vai pensar que, como não há corrente suficiente, você precisa adicionar mais batatas e tudo vai dar certo.
Obviamente, um aumento significativo nos tubérculos aumentará a tensão de trabalho.
Quando dezenas e centenas de batatas são conectadas em série, a voltagem aumentará, mas o mais importante não será - capacidade suficiente para aumentar a intensidade da corrente.
E todo esse design não será racionalmente adequado.
A maneira prática com batatas cozidas
Mesmo assim, existe uma maneira simples de aumentar a potência de uma bateria desse tipo e reduzir seu tamanho? Sim existe.
Por exemplo, se para este propósito você não usar batatas cruas, mas cozidas, então o poder de tal fonte de eletricidade aumenta várias vezes!
Use uma bateria C (R14) ou D (R20) antiga para um design compacto conveniente.
Remova todo o conteúdo de dentro (é claro, exceto a haste de grafite).
Em vez de rechear, preencha todo o espaço com batatas cozidas.
Em seguida, monte a bateria na ordem inversa.
A parte de zinco do antigo case da bateria desempenha um papel essencial aqui.
A área total das paredes internas é muito maior do que apenas cravos espetados em batatas cruas.
Daí a alta potência e eficiência.
Uma fonte de alimentação forneceria facilmente cerca de 1,5 volts, assim como uma pequena bateria AA.
Mas o mais importante para nós não são volts, mas miliamperes. Portanto, essa atualização "fervida" é capaz de fornecer uma corrente de até 80mA.
Essas baterias podem alimentar um receptor ou um relógio eletrônico de LED.
Além disso, toda a montagem funcionará não por segundos, mas por vários minutos (até dez). Mais baterias e batatas, mais vida útil da bateria.
Bateria de limão
Bateria acética. Uma bandeja para cubos de gelo pode ajudá-lo a projetar uma bateria multicelular com vinagre como eletrólito. Use parafusos galvanizados e fio de cobre como eletrodos. Depois de encher a bateria com vinagre e conectar uma lâmpada LED a ela, tente encher gradualmente e mexer o sal de mesa nas células: o brilho do brilho aumentará diante de nossos olhos.
Frutas suculentas, batata jovem e outros alimentos podem servir de alimento não só para as pessoas, mas também para eletrodomésticos. Para obter eletricidade deles, você precisa de um prego ou parafuso galvanizado (ou seja, quase qualquer prego ou parafuso) e um pedaço de fio de cobre. Para registrar a presença de eletricidade, um multímetro doméstico será útil, e uma lâmpada LED ou mesmo um ventilador alimentado por baterias ajudará a demonstrar mais claramente o sucesso.
Amasse o limão com as mãos para quebrar as partições internas, mas não danifique a casca. Insira o prego (parafuso) e o fio de cobre de modo que os eletrodos fiquem o mais próximos possível, mas sem se tocar. Quanto mais próximos os eletrodos, menos provável que sejam separados por uma partição dentro da fruta. Por sua vez, quanto melhor for a troca iônica entre os eletrodos dentro da bateria, maior será sua potência.
A essência do experimento foi colocar os eletrodos de cobre e zinco em um ambiente ácido, seja um banho de limão ou vinagre. A unha servirá como um eletrodo negativo, ou ânodo. O fio de cobre é designado como um eletrodo positivo ou cátodo.
Em um ambiente ácido, uma reação de oxidação ocorre na superfície do ânodo, durante a qual elétrons livres são liberados. Cada átomo de zinco deixa dois elétrons. O cobre é um forte agente oxidante e pode atrair elétrons liberados pelo zinco. Se você fechar um circuito elétrico (conectar uma lâmpada ou um multímetro a uma bateria improvisada), os elétrons fluirão do ânodo para o cátodo através dele, ou seja, a eletricidade aparecerá no circuito.
