Картофельная батарейка простая наука инструкция

Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Имея необходимые знания и материалы, из них можно выработать необходимую электрическую энергию.

Многие, кто изучал физику, слышали о том, что можно получить электричество из обычного картофеля, а также из некоторых других овощей и фруктов. Но возможно ли с помощью этого метода запитать маломощный фонарь, светодиодные часы или радиоприемник? Давайте разберемся.

Чтобы убедиться в том, что напряжение в картофеле действительно существует, нужно всего лишь вставить в него острые зонды мультиметра, и вы сразу увидите несколько милливольт на его экране. Если же немного усложнить эксперимент, например, используя с одной стороны клубня медный электрод или бронзовую монету, а с другой — что-либо алюминиевое или оцинкованное, уровень напряжения значительно возрастет.

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.

Чтобы добыть 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.

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.

На поверхности катода, то есть отрицательно заряженного электрода, идет реакция восстановления: катионы (положительно заряженные ионы) водорода, содержащиеся в кислоте, получают недостающие электроны и превращаются в водород, выходящий наружу в виде пузырьков. Около катода возникает концентрация анионов (отрицательно заряженных ионов) кислоты, а около анода — катионов цинка. Чтобы сбалансировать заряды в электролите, необходимо обеспечить ионный обмен между электродами внутри батарейки.

Для создания относительно мощной картофельной батарейки вам понадобится:

Если использовать обычные гвозди вместо оцинкованных, вы потеряете около 40-50% напряжения. Однако батарейка все равно будет работать. То же самое верно и для использования алюминиевой проволоки вместо гвоздей. Расстояние между электродами внутри одной картофелины при этом не так важно.

Возьмите медные провода сечением 1.5-2.5 мм², длиной 10-15 см. Очистите их от изоляции и прикрепите к гвоздям. Лучше всего припаять их, чтобы уменьшить потери напряжения. Вставьте в каждую картофелину разные гвозди от разных пар проводов, то есть один оцинкованный и один медный контакт. При этом разные клубни соединяются между собой только через разные гвозди — медь+цинк.

Если у вас есть три картофелины, соединенные описанным выше способом, вы можете измерить полученное напряжение с помощью мультиметра. Переключите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения и подключите измерительные щупы к проводам крайних картофелин — начальному положительному (медному) и конечному отрицательному (цинковому).

Даже на трех средних картофелинах можно получить около 1,5 Вольт. Если уменьшить все переходные сопротивления до минимума (например, использовать медную проволоку вместо гвоздей в качестве электродов, производить пайку контактов), то всего 4 картофелины могут выдать до 12 Вольт. Если ваш дешевый фонарик питается от трех пальчиковых батарей, для его работы вам потребуется около 5 Вольт. Таким образом, для успешной работы фонарика при использовании обычных проводов вам понадобится минимум три картофелины.

Теоретически, из одной картофелины можно получить 5 вольт, при этом вся сборка должна быть не больше пальчиковой батареи. Для этого нужно отрезать маленькие кусочки картофелины и поместить их между плоскими металлическими электродами из разных металлов (бронзы, цинка, алюминия). В результате получится что-то вроде сэндвича, и даже один такой кусочек может давать до 0.5 В энергии. Если соединить несколько таких кусочков вместе, на выходе можно получить требуемое значение в 5 В.

В этом видео проводится эксперимент, о котором мы говорили выше. Электричество добывают из одного картофеля, а после создают сеть связанных между собой овощей, с помощью которых получается зажечь светодиод и даже зарядить телефон.