Se retrouvant sur une île déserte, Robinson moderne pourrait s'adonner au plaisir d'utiliser un lecteur, un smartphone ou une lampe de poche, à condition qu'il puisse extraire l'électricité des noix de coco et des bananes.
Beaucoup de cours de physique se souviennent ou ont entendu dire que des pommes de terre ordinaires, et pas seulement d'elles, peuvent obtenir de l'électricité.
Que faut-il pour cela, et est-il possible de cette manière d'allumer une lampe de poche à faible puissance, une horloge LED alimentée par des piles rondes de 1 à 2 volts ou de faire fonctionner un récepteur radio?
Et oui et non, regardons de plus près.
Pour comprendre que la tension d'une pomme de terre n'est pas une fiction, mais une chose très réelle, il suffit de coller des sondes pointues d'un multimètre dans une seule pomme de terre et vous verrez immédiatement plusieurs millivolts à l'écran.
Si vous compliquez un peu la conception, par exemple, insérez une électrode en cuivre ou une pièce de monnaie en bronze dans le tubercule d'un côté et quelque chose en aluminium ou galvanisé de l'autre côté, le niveau de tension augmentera considérablement.
Le jus de pomme de terre contient des sels et des acides dissous, qui sont essentiellement un électrolyte naturel.
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À propos, les citrons, les oranges et les pommes peuvent être utilisés avec le même succès. Ainsi, tous ces produits peuvent nourrir non seulement les personnes, mais aussi les appareils électriques.
À l'intérieur de ces fruits et légumes, en raison de l'oxydation, des électrons s'échapperont de l'anode immergée (contact galvanisé). Et ils seront attirés par un autre contact - le cuivre. Cependant, ne soyez pas confus, l'électricité n'est pas produite directement à partir de pommes de terre ici. Il est bien produit précisément grâce aux processus chimiques entre les trois éléments:
- zinc
- cuivre
- acide
Et c'est le contact zinc qui sert ici de consommable. Tous les électrons s'en échappent. Dans certaines conditions, même le sol en terre peut fournir de l'électricité. La condition principale est son acidité.
Batterie en terre
L'acidité accrue du sol est un problème pour les agronomes, mais une joie pour les ingénieurs électriciens. La teneur en ions d'hydrogène et d'aluminium dans la terre vous permet de coller littéralement deux bâtons (comme d'habitude, de zinc et de cuivre) dans le pot et d'obtenir de l'électricité. Notre résultat est de 0,2 V. Pour améliorer le résultat, le sol doit être arrosé.
Il est important de comprendre que l'électricité n'est pas produite à partir de citron ou de pommes de terre. Ce n'est pas du tout l'énergie des liaisons chimiques dans les molécules organiques, qui est absorbée par notre corps à la suite de la consommation alimentaire. L'électricité est générée par des réactions chimiques impliquant le zinc, le cuivre et l'acide, et dans notre batterie, c'est le clou qui sert de consommable.
Assembler une batterie à partir de pommes de terre
Alors, voici ce dont vous avez besoin pour assembler une batterie plus ou moins capacitive:
Pommes de terre, plusieurs morceaux, car l'un sera de peu d'utilité.
En cuivre, de préférence des fils monoconducteurs, plus la section transversale est grande, mieux c'est.
Clous ou vis galvanisés et en cuivre (il suffit d'utiliser du fil).
Les clous joueront le rôle principal dans la production d'électricité pour la lampe de poche, les clous galvanisés sont un contact négatif (anode), les clous cuivrés sont un plus (cathode).
Si vous utilisez des clous simples au lieu de clous galvanisés, vous perdrez jusqu'à 40 à 50% de tension. Mais en option, cela fonctionnera toujours.
La même chose s'applique à l'utilisation de fil d'aluminium au lieu de clous. Dans le même temps, une augmentation de la distance entre les électrodes d'une pomme de terre ne joue pas un rôle particulier.
Prenez des fils de cuivre (mono-noyau) d'une section de 1,5 à 2,5 mm2, de 10 à 15 cm de long. Retirez-les de l'isolation et attachez-les à un œillet.
Il est bien sûr préférable de souder, la perte de tension sera alors bien moindre.
Un clou en cuivre d'un côté du fil et galvanisé de l'autre.
Ensuite, étalez les pommes de terre et collez-y systématiquement des clous. Dans ce cas, différents clous sont collés dans chaque tubercule, à partir de différentes paires de fils. Autrement dit, vous devriez avoir un contact de zinc et un contact de cuivre dans chaque pomme de terre.
Différents tubercules sont connectés les uns aux autres, uniquement à travers des clous en différents matériaux - cuivre + zinc - cuivre + zinc, etc.
Mesures de tension
Disons que vous avez trois pommes de terre et que vous les avez connectées ensemble comme décrit ci-dessus. Pour connaître la tension, utilisez un multimètre.
Mettez-le en mode de mesure de tension continue et connectez les sondes de mesure aux conducteurs des pommes de terre extrêmes, c.-à-d. au contact positif initial (cuivre) et au contact négatif final (zinc).
Même trois pommes de terre de taille moyenne peuvent produire près de 1,5 Volts.
Si, cependant, réduisez toutes les résistances de transition au maximum, et pour cela:
- n'utilisez pas un clou comme électrode de cuivre, mais le fil même avec lequel le circuit est assemblé
- utiliser la soudure dans les contacts
alors seulement 4 pommes de terre sont capables de produire jusqu'à 12 volts!
Si votre lampe de poche bon marché est alimentée par trois piles AA, vous aurez besoin d'environ 5 volts pour briller avec succès. Autrement dit, lorsque vous utilisez des fils ordinaires, vous avez besoin d'au moins trois fois plus de pommes de terre.
Pour cela, en passant, il n'est pas nécessaire de rechercher des tubercules supplémentaires, il suffit de couper les tubercules existants en plusieurs parties avec un couteau. Ensuite, faites la même procédure avec les fils et les goujons.
Insérez un goujon galvanisé et un en cuivre dans chaque tubercule coupé. En conséquence, il est tout à fait possible d'obtenir une tension constante supérieure à 5,5V.
Est-il possible, théoriquement, d'obtenir 5 volts à partir d'une seule pomme de terre et en même temps de s'assurer que l'ensemble de l'assemblage n'est pas plus grand qu'une pile de doigt? C'est possible et très simple.
Coupez de petits morceaux du noyau des pommes de terre et placez-les entre des électrodes plates, par exemple des pièces de monnaie de différents métaux (bronze, zinc, aluminium).
En fin de compte, vous devriez vous retrouver avec quelque chose comme un sandwich. Même une seule pièce d'un tel assemblage est capable de fournir jusqu'à 0,5V!
Et si vous en collectez plusieurs ensemble, la valeur requise jusqu'à 5V sera facilement obtenue en sortie.
Force actuelle
Il semblerait que tout, l'objectif a été atteint, et il ne reste plus qu'à trouver un moyen de connecter les fils aux contacts d'alimentation de la lampe de poche ou des LED.
Cependant, après avoir effectué cette procédure et avoir assemblé une construction pas faible de plusieurs cartes, vous serez très déçu du résultat final.
Les LED de faible puissance vont bien sûr briller, après tout, vous avez toujours reçu une tension. Cependant, le niveau de luminosité de leur lueur sera terriblement faible. Pourquoi cela arrive-t-il?
Car, malheureusement, une telle cellule galvanique donne un courant négligeable. Il sera si petit que même tous les multimètres ne pourront pas le mesurer.
Quelqu'un pensera, car il n'y a pas assez de courant, vous devez ajouter plus de pommes de terre et tout fonctionnera.
Bien sûr, une augmentation significative des tubercules augmentera la tension de travail.
Lorsque des dizaines et des centaines de pommes de terre sont connectées en série, la tension augmentera, mais le plus important ne sera pas - une capacité suffisante pour augmenter la force du courant.
Et tout ce design ne sera pas rationnellement adapté.
La manière pratique avec des pommes de terre bouillies
Mais quand même, existe-t-il un moyen simple d'augmenter la puissance d'une telle batterie et de réduire sa taille? Oui il y a.
Par exemple, si à cette fin vous n'utilisez pas des pommes de terre crues, mais bouillies, la puissance d'une telle source d'électricité augmente plusieurs fois!
Utilisez une ancienne batterie C (R14) ou D (R20) pour une conception compacte et pratique.
Retirez tout le contenu à l'intérieur (bien sûr, à l'exception de la tige en graphite).
Au lieu de remplir, remplissez tout l'espace avec des pommes de terre bouillies.
Assemblez ensuite la batterie dans l'ordre inverse.
La partie en zinc de l'ancien boîtier de batterie joue ici un rôle essentiel.
La superficie totale des parois intérieures est beaucoup plus grande que de simples œillets collés dans des pommes de terre crues.
D'où la puissance et l'efficacité élevées.
Une telle alimentation fournirait facilement près de 1,5 volts, comme le ferait une petite pile AA.
Mais le plus important pour nous n'est pas le volts, mais les milliampères. Ainsi, une telle mise à niveau "bouillie" est capable de fournir un courant allant jusqu'à 80 mA.
Ces batteries peuvent alimenter un récepteur ou une horloge LED électronique.
De plus, l'ensemble de l'assemblage fonctionnera pendant plusieurs minutes (jusqu'à dix), pas quelques secondes. Plus de batteries et de pommes de terre, plus d'autonomie.
Batterie au citron
Batterie acétique. Un bac à glaçons peut vous aider à concevoir une batterie multicellulaire avec du vinaigre comme électrolyte. Utilisez des vis galvanisées et du fil de cuivre comme électrodes. Après avoir rempli la batterie de vinaigre et y avoir connecté une lampe LED, essayez progressivement de remplir et d'agiter le sel de table dans les cellules: la luminosité de la lueur va croître sous nos yeux.
Les fruits juteux, les jeunes pommes de terre et d'autres aliments peuvent servir de nourriture non seulement pour les gens, mais aussi pour les appareils électriques. Pour obtenir de l'électricité, vous avez besoin d'un clou ou d'une vis galvanisés (c'est-à-dire de presque tous les clous ou vis) et d'un morceau de fil de cuivre. Pour enregistrer la présence d'électricité, un multimètre domestique sera utile, et une lampe LED ou même un ventilateur alimenté par piles aidera à démontrer plus clairement le succès.
Écrasez le citron entre vos mains pour briser les cloisons internes, mais n'abîmez pas la peau. Insérez le clou (vis) et le fil de cuivre de manière à ce que les électrodes soient aussi proches que possible l'une de l'autre, mais sans se toucher. Plus les électrodes sont proches, moins elles sont susceptibles d'être séparées par une cloison à l'intérieur du fruit. À son tour, meilleur est l'échange d'ions entre les électrodes à l'intérieur de la batterie, plus sa puissance est grande.
L'essence de l'expérience était de placer les électrodes de cuivre et de zinc dans un environnement acide, que ce soit un bain de citron ou de vinaigre. Le clou servira d'électrode négative ou d'anode. Le fil de cuivre est désigné comme une électrode positive, ou cathode.
Dans un environnement acide, une réaction d'oxydation se produit à la surface de l'anode, au cours de laquelle des électrons libres sont libérés. Chaque atome de zinc laisse deux électrons. Le cuivre est un agent oxydant puissant et il peut attirer les électrons libérés par le zinc. Si vous fermez un circuit électrique (connectez une ampoule ou un multimètre à une batterie improvisée), des électrons passeront de l'anode à la cathode, c'est-à-dire que de l'électricité apparaîtra dans le circuit.