химическое электричество

[jayrandom]

Сегодня мы проводили домашний эксперимент по изготовлению батарейки. В сети полно инструкций под названиями penny battery, coin battery, lemon battery, potato battery, и мне захотелось поиграться самому.

Первая серия опытов продемонстрировала, что эффективность этих демонстрашек сильно преувеличена. Действительно, можно зажечь светодиод, но огромным количеством элементов и в совершенно тёмной комнате. Картинки, изображающие светодиод, ослепляющий камеру - это фейк.

Очень хорошо разведённая в горячей воде столовая соль дала мне сопротивление раствора порядка 1.8-2кОм. Сопротивление не зависело от расстояния между щупами тестера. По-видимому, этот параметр является определяющим.

Один мой элемент - это медный двухпенсовик + салфетка, пропитанная насыщенным раствором соли + кружочек алюминиевой фольги. Напряжение этого элемента - чуть больше полувольта. Элементы между собой соединялись медными многожильными проводами с напаянными крокодильчиками. Пяти элементов последовательно хватило, чтобы заставить пищать пьезо-пищалку. Восьми - чтобы очень слабенько зажечь красный светодиод. При напряжении 4 вольта со светодиодом ток 0.1-0.2мА. Ток короткого замыкания - 0.4-0.5мА. Попробовал соединить эти же элементы последовательными цепочками по 4, соединёнными параллельно, рассчитывая удвоить ток, уполовинив напряжение. Ничего не вышло, светодиод просто не загорелся. И это красный сигнальный!

Интереса ради воткнул щупы тестера в попавшийся на глаза лимон. Намерил 21кОм в одном лимоне. Картошку даже доставать не стал. Ну какой электролит из крахмала? Чему там разлагаться на ионы? Из еды предлагаю делать батарейки на смоченной водой вобле, там хоть с солью порядок.

Comments

[b-my.livejournal.com]

По поводу напряжения - см. электрохимический ряд металлов.
Чем дальше металлы друг от друга, тем больше напряжение. Электролит и прочие обстоятельства вносят небольшие коррективы за счёт собственного сопротивления и т.п.

По поводу 4-го пункта - я был неправ, потому что в сильной щелочи алюминий будет просто и бесполезно реагировать с водой (с выходом водорода и нерастворимых гидроксидов). А слабая щелочь - как сода - просто очень плохой электролит.
Лучшим электролитом для алюминиевой батареи должна быть соль. ВОзможно, добавление в солевой раствор чуть соды должно помочь.
Кислая среда пассивирует алюминий, но в твоём случае это почему-то оказалось неважным. Почему - я вот понятия не имею. :) Это мне со школы всегда казалось самоочевидным, после опыта по пассивации...

Карандашный графит нынче не всегда и не совсем графит. Это может быть порошок на какой-то клеевой основе, и его проводимость непредсказуема.

[jayrandom.livejournal.com]

Вот-вот, на этот самый ряд я и посматривал, чтобы медь и алюминий друг от дружки подальше стояли. Правда, тут по нескольку ионов каждого металла присутствует, что несколько запутывает. Ну на то и есть опыт, чтобы можно было уверенно заявить: медь - пассивированный алюминий = 0.5 вольта :)

А вот как бы депассивировать (активировать?) алюминиевую фольгу обратно? Скажем, если кислотой запассиваровали, то отпассивировать назад щёлочью? Хотя с содой, очевидно, номер не прошёл...

Насчёт графита я в том числе потому спросил, что в ряду электрохимических потенциалов металлов графита нет, естественно. Несмотря на водород. А, кстати, существуют ли ещё электропроводящие неметаллы?

Жалко, что графит больше в карандаши не кладут. Мне нравился опыт, где между двумя клеммами можно было обычным графитовым карандашом вручную нарисовать резистор - просто чирикать, чирикать, и сопротивление постепенно падало.

[b-my.livejournal.com]

Сода должна... но она сама просто плохой электролит. Предполагаю, должна прокатить соль с чутком соды - сода только "портит" плёнку окисла, а натрий-хлор - электролит.

Наличие электронов в зоне проводимости (формально - уровень Ферми в этой зоне при 0К) - это _определение_ металла, так что вообще найти что-то путно проводящее и при этом _не_ металл проблемно (графит - это чистый чит и вообще особняком). :)
Из элементарных - ну, очень фигово - кремний, германий. Любые ПП сколько-то проводящи. Из составных - опять же выбор между узкозонными ПП (скажем, оксид олова хорош) и электролитами всех видов. Но понятия не имею, где в быту взять чистый кремний, не говоря уж об оксиде олова. :)
В быту, наверное, доступны только электролиты (жидкие, твёрдые или жидкие в матрице - типа мяса)...
А, древесный уголь сколько-то проводит. Хотя и не сказать, чтоб хорошо в бытовом смысле.

(Ещё из бытовых приколов (но уже не про батарейку) - стекло (обычное, натриевое) - неплохо проводит ток. :) Если его нагреть, его сопротивление падает в миллионы-миллиарды раз ещё до того, как оно станет заметно мягким (натрий становится подвижен задолго до "плавления"), а жидкое оно вообще уже нормальный электролит, не хуже насыщенного раствора соли. Всё хочу, но руки не доходят, положить тонкую стекляшку на электроды с 220В, "нарисовать" на ней горелкой зиглю между электродами и посмотреть, как дуга будет выпрямляться. Неплохая была б школьная демонстрашка на предмет закона Ома или проводимости)

[jayrandom.livejournal.com]

Единственный известный мне на кухне полупроводник - это кости; например, куриные. Утверждается, что у животной кости можно наблюдать как пьезоэффект (благодаря ему на практике реализуется закон Вольффа), так и люминесценцию (в сине-фиолетовом диапазоне). Не знаю, правда, сохраняются ли эти эффекты после термической обработки.

Когда нарисуешь зиглю на плоском стекле, попробуй нарисовать спираль на стеклянной трубке. Если я правильно понимаю, стремление к спрямлению в данном случае должно стабилизироваться на идеальной спирали той моды, которую ты нарисовал (более короткие пути существуют, но недостижимы монотонно).

[b-my.livejournal.com]

Эту хохму я слышал, но проверка сопротивления напрямую сильно разочаровывает. :)

Насчёт спирали - да, забавно. :) Наверняка в какой-то момент будет развиваться "межвитковый пробой"... причём, развиваться будет секунды и десятки секунд, можно видеть глазом в реальном времени. Хорошая идея.
Только трубки у меня нет.

[jayrandom.livejournal.com]

Т.е. ты сам мерил сопротивление куриной кости?

Кость анизотропна, там надо направление правильно угадать. Длина кристалла апатита - всего 500 ангстрём. Один отдельный PN-переход ( апатит(P)-коллаген(N) ) будет очень сложно поймать, нужно как-то статистически загрести большую массу их. Robert Becker в своей книжке Body Electric предлагает один электрод располагать на срезе/спиле кости (тогда статистически скорее всего упрёшься в срез волокна коллагена, а другой - на поверхности кости (и тогда статистически скорее всего накроешь кристалл апатита).

* * *

В качестве трубки наверное сойдёт пробирка? Хотя они, поди, тугоплавкие все...
А что если по поверхности пробирки или вообще любого изолятора рисовать силикатным клеем?
Узкий стакан? Горлышко бутылки?
Если нужно обязательно тонкое - поверхность лампочки в форме свечки?

[b-my.livejournal.com]

Да, _сухая_ она больше МОм'a. Ессно, я просто тыкал щупами в кость, никого не пилил, на это моей фантазии не хватило.
При чём тут pn-переход вообще? Я ж проводимость измерял, а не пробовал сделать диод из кости. :)
Полупроводник должен полупроводить, и пофигу, он p или n типа.
Массив его должен быть проводящим, если есть свободные носители. А если их нет или очень мало, то какие там переходы уже пофигу.

Пробирки тоже нет, и её б я пожалел... Тут нужно что-то тонкое, иначе фиг там что прогреешь, а если прогреешь, то массив, и есть риск, что всё лопнет.
Да, стекло от лампочки (ртутные же есть) - неплохая мысль. Стекло тонкое. Трубка.