Как зажечь светодиод от картошки: Как получить электричество из картошки

Как получить электричество из картошки

В условиях БП (Большой Пи**ец, этим термином обозначается какой-то глобальный катаклизм — стихийное бедствие, мировая война, техногенная катастрофа планетарного масштаба — прим.ред.) пропадут и станут недоступными много благ цивилизации, мир откатится к примитивному веку, в лучшем случае, начала 19-го века. Электричество, как тонкая по природе энергия, гарантированно станет экзотикой — потому что не станет обычных источников. Сами-то потребители еще сколько-то поживут. А вот запасать электричество в консервы невозможно, такова его природа.

Да, будут в основном электромеханические генераторы на мышечной силе, на течении воды, использующие поток ветра. А будут — в меньшей степени — электрохимические генераторы. В меньшей — потому что для их создания потребуются более глубокие, чем может продемонстрировать среднестатистический выживальщик человек, познания в химии.

Содержание статьи

Электрохимический источник тока

Электромеханические генераторы — тема отдельной статьи, сегодня поговорим об электрохимических источниках тока. Все они устроены просто — нужно два металла, один из которых электроположительный, а другой, соответственно, электроотрицательный. Иначе говоря, один растворяется, а другой производит электроны. Металлы не должны соприкасаться, а электроды из этих металлов находятся в электролите, чтобы между ними протекал ионный ток. От электродов можно запитать электрическую цепь. Вот источник и готов.

Понятно, что электрохимический источник тока имеет очень невысокий потенциал — половина вольта или меньше. Он прямо зависит от разницы потенциалов металлов, из которых сделаны электроды. Удобных пар металлов не так много, их потенциалы хорошо известны. Поэтому электрохимические ячейки объединяют в батареи, соединяя последовательно.

Всем известный автомобильный свинцовый аккумулятор является такой батареей — у него последовательно соединены 6 ячеек (банок). Любая батарейка — тоже батарея из последовательных ячеек. Вернее, не любая, есть моноячейки, но их все равно называют батарейками для общности.

Все мальчишки знают, что в батарейках нет жидкого электролита. Электролитом в них пропитан наполнитель — это удобно для эксплуатации. То есть наполнитель является некоей губкой, наполненной очень густым электролитом. Этого достаточно, чтобы электролит мог пропускать ионный ток.

Батарейки для ИБП (источников бесперебойного питания — прим.ред), к примеру, гелевые. Там гель тоже как густая жидкость, то есть не такой текучий, как серная кислота из свинцовых аккумуляторов. Но тем не менее, это все равно электролит.

К чему все это?

 Электричество из картошки

«Картофельная ячейка» — это обычная картошка, в которую воткнули скрепку из цинка и скрепку из меди. Цинк (оцинковка на стальной скрепке) является катодом, он растворяется. Медь второй скрепки является анодом. Сама картошка же в реакции не участвует, а является электролитом.

Вместо картошки может быть баночка с солевым раствором (да-да, и таким, как тут все подумали, тоже). Может быть огурец, помидор, репа. Смоченная солевым раствором туалетная бумага (неиспользованная, в целях величия науки… хотя это непринципиально). В общем, любая среда, которая связывает оба куска металла ионной проводимостью, но не дает соприкоснуться.

Электрохимический потенциал пары «цинк — медь» очень низкий, доли вольта (порядка 0.8-0.9В). Поэтому, чтобы набрать, например, 3.5В, то есть напряжение, на которое рассчитаны стандартные белые светодиоды, нужно около четырёх-пяти таких элементов.

Да, это детский опыт, стандартный для кружков типа «умелые ручки». Несложно, наглядно, никого не убьет. И оставался бы он таким, если бы не новейшие достижения электроники. Во-первых, это массовое распространение светодиодов. Которые весьма эффективны в КПД, требуют крошечные 1.5 вольта питания и не особо много тока. Микроэлектроника тоже стремительно уменьшает потребляемую мощность.

И в принципе, если собрать из картофеля и скрепок достаточную гирлянду, можно запитать павербанк за счет его конвертера. Да, электричество картошка и скрепки с их неразвитыми электродами будут производить невеликое. Но все же — максимум конвертер из этой батарейки выжмет. А потом уже можно кормить другие устройства.

Таким образом электричество из картошки поможет вам решить вопрос зарядки устройств, освещения, добычи огня, возможно даже — обогрева, в условиях БП, в чрезвычайной ситуации или при автономном выживании.

И повторю напоследок — основным ограничением электрохимического источника тока является отдаваемая мощность, которая зависит в первую очередь от:

• площади электродов в жидкости;
• исчерпания состава самой жидкости;
• внутреннего сопротивления источника (картошка как таковая не может проводить много тока).

Поэтому можно смело брать пластины металлов размером с тетрадь, совать их в трехлитровую банку с соленой водой, и получать источник повзрослее.

Электричество из картошки – проводим эксперимент со своим ребенком

Дек252019

Эксперименты

Электричество это то, без чего современный человек просто не может обойтись. И как вы знаете, его получают из не возобновляемых источников энергии и возобновляемых источников. Но существует еще третий – экзотический вариант получения электроэнергии, например, из обычной картошки. Вот про такой необычный источник электричества мы и поговорим с вами.

Примечание. Способ получения электричества из различных продуктов не несет никакой практической пользы, а является лишь мотивационным материалом призывающим заинтересовать маленьких детей к изучению такой интересной и очень увлекательной науки как Физика. Поэтому уважаемые знатоки и опытные эксперты не судите старого этот материал. Возможно, кто-то из родителей заинтересуется, проведет такой простой эксперимент со своим ребенком и ему (ребенку) понравиться учиться.

Готовим инвентарь

Итак, чтобы провести такой простой эксперимент нам с вами понадобится:

1. Несколько картофелин
2. Медные и цинковые гвозди. Если у вас нет цинка, то вполне можно использовать и оцинкованные гвозди или же самые обычные стальные. А медь можно взять из обычного одножильного провода.
3. Мультиметр. Мы же с вами должны узнать сколько напряжения дает одна картофелина.
4. Светодиод. Обязательно проведите эксперимент с горящим светодиодом, цифры на мультиметре это одно, а реально работающий светодиод окажет совершенно другой эффект.

Эксперимент

Ну, тут на самом деле все предельно просто: берем нашу картофелину и втыкаем у нее медный и цинковый

Теперь с помощью мультиметра замеряем, какое напряжение дает одна картофелина:

Итак, у нас получилось 0,92 В теперь давайте попробуем зажечь наш красный светодиод рассчитанный на напряжение от 1,63 до 2,03 Вольта. Для того чтобы получить требуемое напряжение соберем из картофелин своеобразную батарейку из трех клубней. Причем соединяем их последовательно.
Если светодиод не засветился, то нам явно не хватает силы тока, чтобы увеличить ее добавим точно такую же батарею из картофелин но при этом соединим их параллельно

Как вы видите, все работает. Если вы услышали от ребенка вопрос: Папа (Мама), а как это работает? То считайте это победой. Ну а теперь давайте перейдем к объяснению.

Как это работает

По большому счету картофелина исполняет роль контейнера для электролита (кислотно-солевой раствор) который содержится в ней. Втыкая два электрода (медный и цинковый (или стальной)) мы запускаем с вами окислительно — восстановительную реакцию на поверхности да (где формируется кислая среда) в результате которой:
На анод (цинк-восстановитель) происходит процесс выделения свободных электронов, а на катод (медь-окислитель) происходит процесс поглощения свободных электронов. И если мы с вами замкнем цепочку, подключив, например, лампочку или мультиметр, то по цепочке, от анода к катоду начнут перемещаться электроны. То есть в электролитической среде начнет течь ток.

Примечание. Такой эксперимент вы можете провести и с лимонами, в этом случае эффект будет даже несколько выше.

Заключение

Вот такой простой эксперимент, получения электричества из картошки, может разжечь неподдельный интерес у вашего ребенка к изучению физики. Если вам понравилась статья, то оцените ее репостом в вашей социальной сети, благодаря этому ее увидят гораздо больше людей. Спасибо за ваше внимание!

Поделиться ссылкой:

Эксперимент с картофельной лампочкой — Наука для детей

в Научном эксперименте

Времена года

Пожалуйста, включите JavaScript

Времена года

(Физика для детей от 8 лет)

активность, это может быть именно для вас! А вы знали, что картошкой можно зажечь лампочку? Это кажется безумием, но электрическая энергия окружает нас повсюду и даже в таких повседневных вещах, как пища, которую мы едим. На видео выше показано, как именно это делается. Вот что вам понадобится:

Материалы

Картофель
Медная проволока или медные гвозди
Оцинкованные гвозди
Электрический провод (с зажимами типа «крокодил» или без них)
Лампочка
Вольтметр (дополнительно)

Процедура

1. Начните с того, что вставьте 3-дюймовый кусок медной проволоки примерно наполовину в каждую картофелину (используйте 2, 3 или больше картофелин, если вы действительно хотите увеличить напряжение и яркость лампочки).
2. Затем вставьте наполовину оцинкованный гвоздь в каждую картофелину. Для достижения наилучших результатов попробуйте вставить гвозди примерно на дюйм от кусков медной проволоки.
3. Если вы используете тонкий электрический провод без зажимов типа «крокодил», вам потребуется снять часть пластикового покрытия. Отрежьте две 6-дюймовые полоски проволоки на каждую картофелину, которую вы используете (если вы используете 2 картофелины, вам понадобится 4 полоски, 3 картофелины — 6 полосок и так далее). Попросите взрослого помочь вам снять примерно ½ дюйма пластикового покрытия с обоих концов каждой из проволочных полосок.
4. Вам нужно будет прикрепить провода к ногтям, чтобы замкнуть электрическую цепь. При этом важно отметить, что медный провод — это положительная клемма (как положительный конец батареи), а железный гвоздь — отрицательная клемма. Если вы используете провода с зажимами типа «крокодил», просто прикрепите один конец к медному проводу картофелины 1, а другой конец — к железному гвоздю картофелины 2. Если вы начинаете только с одной картофелины, прикрепите один провод от медного провода к лампочку и подключите другой провод к железному гвоздю и лампочке. Если вы используете провода без зажимов типа «крокодил», просто оберните оголенные концы провода вокруг вершин железных гвоздей и кусков медной проволоки.
5. Завершите схему, присоединив полоску провода от положительного вывода (медный провод) одной картофелины к отрицательному полюсу (железный гвоздь) следующей картофелины. Когда вы закончите, лампочку следует подключить к отрицательной клемме первой картофелины и к положительной клемме последней картофелины в ряду. Пожалуйста, посмотрите видео для разъяснения построения этой схемы.
6. Если у вас есть вольтметр, замените лампочку тестовыми клеммами вольтметра, чтобы проверить напряжение, протекающее через цепь картофеля. Попробуйте начать с небольшой цепи, состоящей всего из одной картофелины, и постепенно увеличивайте ее до нескольких картофелин, проверяя напряжение каждой цепи. Вы также можете попробовать разные виды картофеля, чтобы увидеть, какой из них дает самую мощную схему (например, красновато-коричневый или юконский золотой).

Концепция

Картофель состоит из воды, сахара и кислоты. Когда в него вставляют определенные металлы, такие как медь и оцинкованное железо, они вступают в реакцию и создают поток электрически заряженных молекул, которые движутся от отрицательного полюса к положительному.

В ходе этой реакции также выделяется газообразный водород, поскольку заряженные молекулы движутся по всему контуру картофеля. Каждая картофелина вырабатывает определенное напряжение, поэтому их последовательное соединение увеличивает общее выходное напряжение, что, в свою очередь, делает лампочку ярче. Какие еще продукты могут помочь создать «пищевую батарею»?

Следующий пост

Potato power: картофель, который может осветить мир

Загрузка

Matter of Life & Tech | Светоизлучающий диод

Мощность картофеля: картофелины, которые могут осветить мир

Джонатан Калан, 12 ноября 2013 г.

С помощью простого трюка скромную картофелину можно превратить в батарею, чтобы дома, работающие от картофеля, прижились?

M

Пюре, вареное, запеченное или жареное? Вероятно, вы предпочитаете картофель. Хаим Рабинович, однако, любит, чтобы его картошка была «порубленной».

В течение последних нескольких лет исследователь Рабинович и его коллеги продвигали идею «картофельной энергии» для обеспечения энергией людей, отрезанных от электрических сетей. Они утверждают, что подсоедините к опоре пару дешевых металлических пластин, проводов и светодиодных ламп, и она сможет обеспечить освещение отдаленных городов и деревень по всему миру.

Они также открыли простой, но гениальный трюк, позволяющий картофелю особенно хорошо производить энергию. « Одна картофелина может питать достаточное количество светодиодных ламп для комнаты в течение 40 дней», — утверждает Рабинович из Еврейского университета в Иерусалиме.

Идея может показаться абсурдной, но она основывается на надежных научных данных. Тем не менее, Рабинович и его команда обнаружили, что запуск энергии картофеля в реальном мире намного сложнее, чем кажется на первый взгляд.

В то время как Рабинович и его команда нашли способ заставить картофель производить больше энергии, чем обычно, основные принципы преподаются на уроках естествознания в старших классах, чтобы продемонстрировать, как работают батареи.

Чтобы сделать батарею из органического материала, все, что вам нужно, это два металла: анод, представляющий собой отрицательный электрод, такой как цинк, и катод, положительно заряженный электрод, такой как медь. Кислота внутри картофеля образует химическую реакцию с цинком и медью, и когда электроны перетекают из одного материала в другой, высвобождается энергия.

Это было обнаружено Луиджи Гальвани в 1780 году, когда он соединил два металла с лапками лягушки, заставив ее мышцы подергиваться. Но вы можете поместить много материалов между этими двумя электродами, чтобы получить тот же эффект. Александр Вольта во времена Гальвани использовал бумагу, пропитанную соленой водой. Другие сделали «земляные батареи» из двух металлических пластин и кучи земли или ведра с водой.

Суперкартофель

Картофель часто является предпочтительным овощем для обучения школьников этим принципам. Однако, к удивлению Рабиновича, никто не исследовал картофель как источник энергии с научной точки зрения. Поэтому в 2010 году он решил попробовать вместе с аспирантом Алексом Голдбергом и Борисом Рубинским из Калифорнийского университета в Беркли.

«Мы рассмотрели 20 различных видов картофеля, — объясняет Голдберг, — и посмотрели на их внутреннее сопротивление, что позволяет нам понять, сколько энергии теряется при нагревании».

Они обнаружили, что простое кипячение картофеля в течение восьми минут разрушает органические ткани внутри картофеля, снижая сопротивление и обеспечивая более свободное движение электронов, производя тем самым больше энергии. Они также увеличили выход энергии, нарезав картофель на четыре или пять частей, каждая из которых была зажата пластиной из меди и цинка, чтобы получилась серия. «Мы обнаружили, что можем увеличить производительность в 10 раз, что делает это экономически интересным, поскольку стоимость энергии снижается», — говорит Голдберг.

«Это низковольтная энергия, — говорит Рабинович, — но ее достаточно, чтобы сконструировать аккумулятор, который мог бы заряжать мобильные телефоны или ноутбуки в местах, где нет ни сети, ни подключения к электросети».

Их анализ затрат показал, что одна батарея из вареного картофеля с цинковыми и медными электродами вырабатывает портативную энергию по цене около 9 долларов за киловатт-час, что в 50 раз дешевле, чем типичная 1,5-вольтовая батарея с щелочными элементами типа AA или D, которая может стоить 49–84 доллара за киловатт-час. Это также примерно в шесть раз дешевле, чем стандартные керосиновые лампы, используемые в развивающихся странах.

В связи с этим возникает важный вопрос: почему картофельная батарея еще не пользуется бешеным успехом?

В 2010 году в мире было произведено 324 181 889 тонн картофеля. Они являются незерновой культурой номер один в мире в 130 странах и огромным источником крахмала для миллиардов людей во всем мире. Они дешевы, легко хранятся и служат долго.

Поскольку 1,2 миллиарда человек в мире не имеют доступа к электричеству, ответом может стать простая картошка — по крайней мере, так думали исследователи. «Мы думали, что организации заинтересуются», — говорит Рабинович. «Мы думали, что политики в Индии будут выдавать их с написанными на них именами. Они стоят меньше доллара».

Спустя три года после их эксперимента, почему правительства, компании или организации не используют картофельные батареи? «Простой ответ: они даже не знают об этом», — рассуждает Рабинович. Но это может быть сложнее, чем это.

Во-первых, вопрос использования пищи для получения энергии. Оливье Дюбуа, старший специалист по природным ресурсам в Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), говорит, что использование продовольствия для получения энергии — например, сахарного тростника для биотоплива — должно избегать истощения запасов продовольствия и конкуренции с фермерами.

«Сначала надо посмотреть: хватит ли картошки на еду? Тогда разве мы не конкурируем с фермерами, получающими доход от продажи картофеля?» он объясняет. «Поэтому, если поедание картофеля покрывается, продажа картофеля покрывается, и остается немного картофеля, тогда да, это может сработать»

В такой стране, как Кения, картофель является вторым по важности продуктом для семьи после кукурузы. Мелкие фермеры произвели около 10 миллионов тонн картофеля в этом году, но около 10-20% было потеряно в послеуборочных отходах из-за отсутствия доступа к рынкам, плохих условий хранения и других проблем, по словам Эльмара Шульте-Гельдерманна, картофелеведения. руководитель по странам Африки к югу от Сахары в Международном центре картофеля в Найроби, Кения. Картофель, который не попадает на рынок, можно легко превратить в батарейки.

Содержательный ответ

Однако, например, в Шри-Ланке местный картофель встречается редко и дорого. Поэтому группа ученых из Университета Келании недавно решила провести эксперимент с чем-то более доступным и бесплатным — сердцевиной (стеблями) подорожника.

Физик К. Д. Джаясурия и его команда обнаружили, что метод кипячения приводит к аналогичному повышению эффективности для бананов, а наилучшие характеристики батареи были получены при измельчении сердцевины банана после кипячения.

С помощью вареной сердцевины они обнаружили, что могут питать один светодиод более 500 часов, при условии, что он не высыхает. «Я думаю, что у картофеля ток немного лучше, но сердцевина подорожника бесплатна, мы ее выбрасываем», — говорит Джаясурия.

Несмотря на все это, некоторые скептически относятся к осуществимости власти картофеля. «На самом деле картофельная батарея по сути похожа на обычную батарею, которую вы покупаете в магазине», — говорит Дерек Ловли из Массачусетского университета в Амхерсте. «Просто используется другая матрица». Хотя картофель помогает предотвратить потерю энергии в виде тепла, он не является источником энергии — на самом деле она извлекается за счет коррозии цинка. «Это жертва — металл со временем деградирует», — говорит Ловли. Это означает, что вам придется заменить цинк — и, конечно же, сердцевину картофеля или банана — с течением времени.

Тем не менее, в большинстве развивающихся стран цинк довольно дешев. И Джаясурия утверждает, что это может быть более рентабельно, чем керосиновая лампа. Цинковый электрод, срок службы которого составляет около пяти месяцев, будет стоить примерно столько же, сколько литр керосина, которым питается среднестатистический семейный дом в Шри-Ланке в течение двух дней. Вы также можете использовать другие электроды, такие как магний или железо.

Но защитники картофеля должны решить еще одну проблему, прежде чем их идея станет популярной: восприятие картофеля потребителем. По сравнению с современными технологиями, такими как солнечная энергия, картофель, возможно, менее желателен в качестве источника энергии.

Гаурав Манчанда, основатель компании One Degree Solar, которая продает домашние микросолнечные системы в Кении, говорит, что люди покупают их продукцию не только из-за эффективности и цены.