Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Химия и опыты » Демонстрационная батарея из гальванических элементов

    Демонстрационная батарея из гальванических элементов

    Приветствую, радиолюбители-самоделкины!



    Довольно важным моментом в истории человечества стало изобретение электричества: вернее, не просто его изобретение, а тот момент, когда электрическая энергия из разряда диковинных лабораторных штучек перешла в полезный источник энергии, повышающий качество жизни людей. Важное открытие произошло в 1790 г, когда итальянский физиолог Луиджи Гальвани коснулся лапки препарированной лягушки двумя инструментами, выполненными из разных металлов. Лапка лягушки дрогнула - а происходит это, как известно, от наличия даже малейшей разности потенциалов. Два металла, из которых были сделаны инструменты, образовали гальваническую пару, а раствором-электролитом послужила кровь самой лягушки. Объяснение этому явлению смог дать итальянский ученый Алессандро Вольта (в честь которого из названа единица измерения - вольт) и в 1799 году он создал первый гальванический элемент, в котором использовались медный и цинковый электроды, помещённые в раствор серной кислоты. Блок схема такого элемента представлена ниже.



    Если погружённые электроды соединить проводником - то электрическая цепь замкнётся и по ней потечёт электрический ток. Что интересно, величина возникающей разности потенциалов не зависит от площади пластин и объёма электролита - зависит она от того, какие металлы взаимодействуют, различные гальванические пары дают разное напряжение, от долей милливольт, до единиц вольт. Напряжение можно увеличить, если последовательно соединить несколько элементов, как показано на картинке ниже.



    На данный момент составлен так называемый "электрохимичекий ряд металлов", который описывает, насколько хорошо могут образовывать друг с другом гальванические пары те или иные металлы. Чем ближе друг к другу расположены металлы в ряду - тем меньшее напряжение они будут давать, и наоборот. Самой "высоковольтной" гальванической парой будет литий и золото - напряжение составит около 4,72В, однако такая пара практически нигде не используется, что логично, учитывая стоимость золота. Сам электрохимический ряд представлен ниже.



    Порой гальванические элементы возникают сами по себе: например, когда намокает лист оцинкованного железа. На листе наверняка будут иметься какие-либо царапины, а следовательно в контакт с водой вступают и железо, и цинк, а электролитом служит сама вода, если она не идеально дистиллированная. При этом будет происходить медленное, но верное разрушение цинка, а железо останется целым, пока не исчезнет весь цинк. Такое явление называют гальванической коррозией, кстати, именно по этой же причине запрещается делать скрутки из медных и алюминиевых проводов.

    Понаблюдать за явлением гальванической коррозии можно очень просто в домашних условиях - для этого понадобятся пара стальных скрепок, а также кусочек цинка, например, из ненужной солевой батарейки и кусочек медной пластины. Скрепка устанавливается на пластинки, и всё это погружается на сутки-две в ёмкость с солёной водой.



    Проходят сутки и результат налицо - скрепка на медной пластинке здорово заржавела, а на цинковой пластине осталась без ржавчины. В электрохимическом ряду железо и цинк стоят совсем рядом, гальваническая пара из них так себе, а следовательно и гальваническая коррозия почти не протекает. Медь и железо стоят далеко друг от друга, и эффект не заставил себя долго ждать.



    Но всё это было лишь предисловием для самого важного - самостоятельного изготовления гальванического элемента. Для этого потребуется несколько (минимум 3) пластиковых ёмкости объёмом 50-100 мл с крышками, например, подойдут баночки от витаминок. Они и будут служить в качестве корпуса гальванического элемента.



    Для самодельного элемента будет использовать стандартная пара очень доступных металлов - меди и цинка. Цинк можно достать в солевой батарейке, а медь, например, из медного скотча, либо из пластинок-радиаторов. В крайнем случае можно использовать скрученный в спираль оголённый медный провод. Внутрь ёмкости наливается вода с растворённой в ней поваренной солью, затем внутрь погружаются металлические электроды - при этом они не должны касаться друг к друга. К крышке баночки прикручиваются контакты, автор рекомендует медный контакт закреплять латунным винтом, цинковый - стальным. Резиновые прокладки используются для герметизации отверстий.



    Если изготовить несколько таких элементов, то их можно соединить последовательно - напряжения сложатся. Один такой элемент даёт напряжение примерно 1В, соответственно три элемента дадут напряжение около 3-х вольт, чего уже будет достаточно для включения светодиода.





    Такие примитивные гальванические элементы не выдадут большой ток - замеры показывают всего 230 мкА, однако для светодиода даже этого будет достаточно. Запитать какое-либо устройство, а уж тем более зарядить телефон таким током не получится, а потому батарея не несёт какого-либо практического смысла, тем не менее, её стоит сделать как минимум ради любопытства в демонстрационных целях. Также она может послужить хорошим подарком в школьных кабинет физики, учитывая, что в последнее время ученики видят всё меньше настоящих практических опытов. Удачной сборки!


    Источник (Source)
    Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

    Мощная огнезащита своими руками

    Химические опыты с ребёнком. Вытеснение металлами водорода из кислоты

    8.3
    Идея
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    8.3
    Описание
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    9.8
    Исполнение
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    Итоговая оценка: 8.75 из 10 (голосов: 4 / История оценок)

    Добавить комментарий

    3 комментария
    ino53
    Цитата: Гость Степан

    Резистор зачем?

    Ну там же светодиод стоит, зелененький, 10 мм, теоретически ограничение тока необходимо. Возможно, сей construction такого тока просто отдать не сможет, но дело в принципе... pardon 


    Lex

    Добавлю, что для батарейки помощнее мало будет просто залить кислоту:
    Очень быстро возникает т.н поляризация электрода( на аноде электроде из малоактивного материала выделяется водород, тонкой пленкой покрывающий поверхность и электрод, сколь бы вещество его ни было малоактивным, становится "водородным" электродом с соотв. падением ЭДС и тока, как будто вместо меди-цинка водород-цинк ).

    Решается это по разному. У солевых батареек у анода не просто так мешанина из окиси марганца - она медленно, но реагирует с водородом, которого, из-за развитой поверхности порошка, может прежде много вобрать. Из-за этого при большой нагрузке солевая батарейка быстро "садится"( "забилась" водородом ), а через некоторое время - как новенькая( водород окислился ).
    В самоделках обычно или добавляют какой-то окислитель или держат электроды в разных растворах:
    Медь - в растворе медного купороса, цинк - в растворе кислоты( для примера - медь и ее раствор в большом стеклянном стакане, цинк - в небольшом глиняном погружаемом стаканчике, растворы не смешиваются, а ионы через пористую поверхность проходят ).
    В этом случае получится, что на меди при протекании тока( т.е под нагрузкой ) выделяется не водород, а осаждается менее активная медь из купороса, соотв анод не "забивается" и ЭДС весьма стабильна, а токи - весьма радуют.

    Однако гораздо интереснее замутить щелочную батарейку - эффективность использования материалов гораздо выше и отдаваемая мощность несравненно больше.. 

    Гость Степан

    Резистор зачем?

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии