Περιεχόμενο
- Δημιουργία οικιακής μπαταρίας
- Συμβουλές
- Προετοιμασία μπαταριών γης
- Δημιουργία μπαταρίας γης
- Δημιουργία μιας μπαταρίας νομισμάτων
- Δημιουργία μπαταρίας αλατιού
- Εφαρμογές αυτών των μπαταριών
Μπορείτε να δημιουργήσετε μια σπιτική μπαταρία από διάφορα μέρη που βρίσκονται γύρω από το σπίτι σας. Μια απλή μπαταρία DIY μπορεί να σας δείξει πώς ρέει ηλεκτρισμός μέσω αντικειμένων από θετικά έως αρνητικά άκρα της μπαταρίας.
Μπορεί να εκπλαγείτε πόσο χρήσιμα είναι τα οικιακά σας αντικείμενα για να δημιουργήσετε κάτι που αρχικά μπορεί να φαίνεται ότι μπορεί να δημιουργηθεί μόνο σε ένα εργοστάσιο. Αν και αυτή η μέθοδος δεν θα είναι ακριβώς οι ίδιες χημικές αντιδράσεις που πηγαίνουν στις εργοστασιακές μπαταρίες, μπορεί να σας δείξει τη δύναμη του ηλεκτρισμού γενικά.
Δημιουργία οικιακής μπαταρίας
Μπορείτε να δημιουργήσετε τα βασικά στοιχεία μιας οικιακής μπαταρίας χρησιμοποιώντας μια μπαταρία γείωσης, μια μπαταρία νομισμάτων ή μια μπαταρία αλατιού. Αυτές οι οικιακές μπαταρίες θα χρησιμοποιήσουν μια χημική αντίδραση για να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορείτε να δημιουργήσετε αυτό το ρεύμα μέσω βασικών υλικών που βρίσκονται στο σπίτι σας μαζί με μια ηλεκτρολυτική λύση.
Συμβουλές
Ωστόσο, χρησιμοποιήστε προφύλαξη. Αυτές οι μπαταρίες είναι μικρές και απλές, αλλά μην αγγίζετε τα δύο καλώδια που συνδέουν τα άκρα της μπαταρίας ταυτόχρονα. Όταν κόβετε καλώδια ή δοκιμάζετε τάση ή ρεύμα στο ρεύμα, προσέξτε να μην βραχυκυκλώσετε την μπαταρία σας ή να βλάψετε τον εαυτό σας μέσω της ηλεκτρικής ενέργειας ή της θερμότητας.
Προετοιμασία μπαταριών γης
Μπορείτε να κάνετε μπαταρίες γης από ηλεκτρόδια που είναι κατασκευασμένα από μέταλλα που μπορούν να διεξάγουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ τους. Αυτά τα μέταλλα μπορούν να λειτουργήσουν όταν βρίσκονται στο ίδιο το έδαφος, δίνοντας αυτό το είδος μπαταρίας το όνομά του. Θα χρειαστεί να βρίσκεστε έξω σε μια εποχή που δεν υπάρχει επικίνδυνος καιρός όπως έντονες βροχές ή καταιγίδες.
Θα χρειαστείτε επίσης 12 καρφιά (ή ράβδους) από χαλκό που θα τοποθετηθούν στο έδαφος, 12 γαλβανισμένα καρφιά (ή ράβδοι) αλουμινίου, σύρμα χαλκού και πυκνωτές υψηλής αξίας. Επιπλέον, θα χρειαστείτε ένα βολτόμετρο και κόπτες σύρματος. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε προαιρετικά μετρητική ταινία, αλουμινόχαρτο και πυξίδα για πιο εκλεπτυσμένους υπολογισμούς κατά τη δημιουργία της μπαταρίας σας.
Πριν σκάψετε στην αυλή σας, βεβαιωθείτε ότι έχετε άδεια από τοπικές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας ή άλλους που κατέχουν την ιδιοκτησία. Για λόγους ασφαλείας, μπορείτε ακόμη και να εξετάσετε μόνο να σκάβετε λίγα εκατοστά βαθιά.
Δημιουργία μπαταρίας γης
Για να φτιάξετε τα ηλεκτρόδια γης, χρησιμοποιήστε τους κοπτήρες για να αφαιρέσετε περίπου 1,5 ίντσες μόνωσης από το σύρμα χαλκού. Τυλίξτε τις λωρίδες σύρματος γύρω από τα νύχια αλουμινίου και χαλκού. Στη συνέχεια, εισάγετε τα ηλεκτρόδια και συνδέστε τα καλώδια του πολύμετρου σε αυτά. Ρυθμίστε το πολυμέτρο σε DC ή AC ανάλογα με το ρεύμα που σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε.
Για να δημιουργήσετε την απλούστερη μπαταρία γης, ένα είδος ενός κυττάρου, μπορείτε να ξεκινήσετε με το να καρφώσετε ένα καρφί χαλκού και ένα καρφί αλουμινίου στο έδαφος σε απόσταση μερικών μέτρων. Συνδέστε τα χρησιμοποιώντας το χάλκινο σύρμα. Βεβαιωθείτε ότι το σύρμα είναι τυλιγμένο σφιχτά και σταθερά γύρω από τις κεφαλές κάθε καρφιού. Ελέγξτε το πολύμετρο για να δείτε εάν μπορείτε να διαβάσετε το τρέχον.
Η περιτύλιξη του φύλλου αλουμινίου σφιχτά γύρω από τα καλώδια μπορεί να σας δώσει έναν πιο διεξοδικό τρόπο χρέωσης μεταξύ των νυχιών. Για να δημιουργήσετε μια πιο περίπλοκη μπαταρία πολλαπλών κυψελών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τα 12 στοιχεία αλουμινίου και χαλκού που είναι διατεταγμένα με ένα συνδεδεμένο με το άλλο σε ένα κύκλωμα σειράς εναλλασσόμενο μεταξύ αλουμινίου και χαλκού. Κάθε συνδεδεμένο ζευγάρι των νυχιών είναι ένα κελί σε αυτή την περίπτωση.
Επειδή η ισχύς μιας μπαταρίας γης εξαρτάται από την περιεκτικότητα ιόντων του εδάφους της γης, λειτουργεί μόνο σε ορισμένα μέρη της γης. Τα φυσικά ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν μέσω του εδάφους από σίδηρο και άλλα ιονικά μέταλλα στο έδαφος μπορούν να δημιουργήσουν φυσικό ηλεκτρισμό.
Δημιουργία μιας μπαταρίας νομισμάτων
Η οικοδόμηση μιας μπαταρίας νομισμάτων είναι ένας άλλος απλός και απλός τρόπος για την επίδειξη ρεύματος και τάσης σε μια μπαταρία. Για αυτό, θα χρειαστείτε μερικές χάλκινες πένες, ένα κομμάτι φύλλο αλουμινίου, ένα κομμάτι από υγρό χαρτί ή χαρτόνι, ψαλίδι, αλάτι, ένα πολύμετρο και ένα μπολ με νερό. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε προαιρετικά ξύδι ως ηλεκτρολύτη. Για να διασφαλίσετε ότι η δεκάρα είναι κατασκευασμένη από χαλκό, βεβαιωθείτε ότι κατασκευάστηκε μετά το 1982.
Πάρτε την χαρτοπετσέτα ή το υγρό χαρτί ή χαρτόνι και τοποθετήστε το κέρμα επάνω του έτσι ώστε να μπορέσετε να κόψετε το σχήμα του από την πετσέτα ή το υγρό υλικό. Για να δημιουργήσετε τον ηλεκτρολύτη, ανακατέψτε λίγα κουταλάκια του γλυκού αλάτι στο μπολ με νερό μέχρι να διαλυθεί. Αν έχετε ξύδι, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως αδύναμο ηλεκτρολύτη.
Βυθίστε το υγρό ύφασμα ή τον ιστό στο μπολ του ηλεκτρολύτη και βγάλτε το μετά από δύο λεπτά. Απορροφήστε την υπερβολική ποσότητα νερού από αυτό. Τυλίξτε μια δεκάρα σε αλουμινόχαρτο και κόψτε το σχήμα της. Στη συνέχεια, μπορείτε να προσθέσετε το εμποτισμένο υλικό στο αλουμινόχαρτο και να βάλετε το κέρμα επάνω του. Αυτό είναι το βασικό σας κελί της μπαταρίας.
Δημιουργήστε όσες μπαταρίες θέλετε και τοποθετήστε τους στο ένα πάνω στο άλλο. Μπορείτε να ελέγξετε αν λειτουργεί η μπαταρία σας συνδέοντας ένα πολύμετρο και στα δύο άκρα ή τοποθετώντας ένα μικρό φως LED που θα ανάψει με την παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος. Σκεφτείτε πώς η διάταξη αυτή είναι παρόμοια με την πολυκυψελοειδή διάταξη των μπαταριών γείωσης.
Δημιουργία μπαταρίας αλατιού
Παρόμοια με τη μπαταρία κερμάτων, οι μπαταρίες αλατιού κατασκευάζονται με ένα τέταρτο.Αυτή τη φορά θα χρειαστείτε ένα έμβολο σύριγγας, 12 βίδες σιδήρου ή ψευδαργύρου, ταινίες χαρτιού και γυαλόχαρτο, αλάτι, νερό, ένα πολύμετρο, ένα κατσαβίδι, φώτα LED, ένα μονωτικό υλικό όπως πλαστικό ή χαρτόνι και ένα χάλκινο σύρμα. Χρησιμοποιήστε το γυαλόχαρτο για να αφαιρέσετε τη μόνωση του καλωδίου χαλκού, εάν υπάρχει.
Γυρίστε μία από τις λωρίδες χαρτιού γύρω από μια βίδα στενά και ανεβάστε το χάλκινο σύρμα γύρω από το καρφί 30 έως 40 φορές για τις 12 βίδες σας. Βεβαιωθείτε ότι το σύρμα χαλκού δεν αγγίζει άμεσα το νύχι, αλλά, μάλλον, στηρίζεται στην ταινία χαρτιού.
Χρησιμοποιήστε το έμβολο της σύριγγας για να τοποθετήσετε έξι οπές στη μία πλευρά του μονωτικού υλικού. Χρησιμοποιήστε το κατσαβίδι για να σπρώξετε κάθε βίδα μέσα από το μονωτικό υλικό σε σχηματισμό πλέγματος. Αυτή η ρύθμιση θα αποτελέσει τη βάση για το πώς το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω του κυκλώματος. Συνδέστε τα χρησιμοποιώντας το σύρμα χαλκού ασφαλές και σφιχτό.
Βυθίστε την μπαταρία σε θαλασσινό νερό για λίγα λεπτά, ώστε να μπορεί να κάνει ηλεκτρική ενέργεια. Όταν το αφαιρείτε από το λουτρό νερού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο για να ελέγξετε την τάση της μπαταρίας.
Εφαρμογές αυτών των μπαταριών
Αν και αυτά τα πειράματα είναι απλά και στοιχειώδη, τα φαινόμενα που απεικονίζουν θα μπορούσαν να έχουν πρακτικές εφαρμογές στη χρήση νερού για φθηνές, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες στο μέλλον. Η έρευνα για το ηλεκτρολυτικό υλικό στη φυσική και τη χημεία μπορεί να επιτρέψει στους επιστήμονες να χρησιμοποιούν αλατούχα διαλύματα ως βάση για τις μπαταρίες.
Το σημερινό μειονέκτημα της χρήσης νερού ως ηλεκτρολύτη για τις μπαταρίες είναι ότι δεν παρέχει σχεδόν την ίδια τάση όπως τα κύτταρα ιόντων λιθίου ή παρόμοια χημικά κύτταρα στις μπαταρίες. Πρόσφατη έρευνα προσπάθησε να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο.
Η έρευνα στα Ελβετικά Ομοσπονδιακά Εργαστήρια Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών οδήγησε πρόσφατα στην ανακάλυψη ότι η χρήση του νατρίου FSI (δις (φθοροσουλφονυλ) αμίδιο νατρίου ως βάση αλατούχου διαλύματος έχει ηλεκτροχημική σταθερότητα μέχρι 2,6 βολτ - σχεδόν διπλάσια από αυτή του άλλα υδατικά ηλεκτρολυτικά υγρά. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε φθηνές, ασφαλέστερες μπαταρίες.
Οι μπαταρίες γης έχουν αξιοσημείωτη ιστορική χρήση. Ο Σκωτσέζος φιλόσοφος Alexander Bain εφευρέθηκε τη μπαταρία γης το 1841 για να μεταμορφώσει τη ροή του ρεύματος και αυτή η εφεύρεση αργότερα θα αποτελέσει τη βάση της τηλεγραφικής μετάδοσης. Περαιτέρω έρευνα με τη χρήση μπαταριών γης θα οδηγούσε σε μεγαλύτερη κατανόηση του ηλεκτρικού πεδίου της Γης, όπως η διαπίστωση ότι τα γήινα ρεύματα ρέουν από το νότο στο βορρά.