Vergleichen der Äpfel, Orangen, und Batterien

8 Schritt:Schritt 1: Materialien und Theorie Schritt 2: Haken Sachen oben Schritt 3: Vollständiger Apfelzell Schritt 4: Geteilter Apfel Handy Schritt 5: Optimierung der Zell Schritt 6: Praktische Power? Schritt 7: Das Verständnis Battery Analogien Schritt 8: Früchte Ihrer Arbeit und weitere Schritte

Vergleichen der Äpfel, Orangen, und Batterien

Ich bin zufällig auf Nahrung, Wissenschaft und Elektronik mögen. Natürlich bedeutet dies, dass von Zeit zu Zeit spiele ich mit meinem Essen.
Ich denke es ist wichtig, zu verstehen und zu konzipieren, indem Sie - leider sind die meisten aus dem Regal-Batterien nicht freundlich oder sicher auseinandergenommen und mit experimentiert. Wahrscheinlich, Sie Zitronenbatterien, Kartoffel-Batterien, und eine beliebige Anzahl von Variationen gehört habe - so lassen Sie mich holen Ihnen eine weitere. Der Apfel Batterie.
Es ist schon eine Analogie hilfreich für mich, um verschiedene Eigenschaften von Batterien zu verstehen, und ich hoffe, es wird ein lustiger Abend Ablenkung sein.
* Apologies - keine Orangen hier.

Schritt 1: Materialien und Theorie

  1. Vergleichen der Äpfel, Orangen, und Batterien

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    Wie die meisten Experimente, werden Sie einige Materialien benötigen. Zum Glück, die meisten sind ziemlich leicht zu bekommen ... mit Ausnahme von einem Multimeter vielleicht.
    Sie müssen:
    -mehrere Zink Nägel oder Schrauben *
    -mehrere Stahl Nägel oder Schrauben *
    -an apple Ihnen nichts ausmacht, nicht zu essen
    -einige Krokodilklemmen oder Kabel und Multimeter-Sonden
    -a Multimeter (zur Strom- oder Spannungsmessung) **
    -an LED (Light Emitting Diode - Red empfohlen wird, wie später erklärt wird)
    * Jedes Paar aus zwei unterschiedlichen Metallen im Prinzip funktionieren. Zum Beispiel würde Kupferdraht und Stahlnägel auch funktionieren. Jedoch ist die Chemie, so daß das Zink und Stahl Kombination ergibt die größte Spannung pro Zelle.
    ** Die Multimeter sind nicht unbedingt teuer. Sie können eine sehr billige für € 10- € 15, oder einer recht gut eine für € 40- € 50 abholen

Schritt 2: Haken Sachen oben

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    Zuerst werden wir beginnen den Anschluss eines Grundzelle, und es ist ziemlich einfach und leicht.
    Kleben Sie einen Zink Schraube in einem Ende und einen Stahlnagel in die andere.
    Befestigen Sie die negative Leitung zu dem Zink (schwarz dargestellt), und eine positive Kabel an den Stahl (in rot dargestellt).

Schritt 3: Vollständiger Apfelzell

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    Als nächstes werden wir unsere Einzelzelle Apfelbatterie anschließen das Multimeter.
    Ein Multimeter können mehrere elektrische Größen messen (daher der "multi").
    Hier habe ich die Leerlaufspannung (die Batterie nichts Versorgung) mit dem Multimeter zur Spannungsmessung zu messen. Wir bekommen fast 0,45 Volt aus einer einzigen Zelle! Gar nicht so schlecht.
    I die Kurzschlußstrommessung ebenfalls (so dass der maximale Strom zu fließen), durch die das Multimeter. Wir messen nur etwa 66 uA *. Dieses .... ist nicht so beeindruckend. Mal sehen, ob wir uns auf, dass zu verbessern.
    * Mikroampere oder 0.000001 Ampere. Als Referenz, könnte Ihr typisches Hand Taschenlampe 0,5 A. nehmen

Schritt 4: Geteilter Apfel Handy

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    Nun konnten wir ein paar mehr Äpfel und machen mehrere Batteriezellen, die Art und Weise, aber es stellt sich heraus, die Spannung und Strom einer Zelle hängt nur von der Chemie der Zelle und nicht die Größe. Deshalb AAA, AA und D-Batterien können alle die Spannung, aber unterschiedlich weit in den stromliefernden Funktionen und Lebensdauer.
    Um mehr Äpfel für das Essen zu sparen, schneiden Sie Ihre Apfel in mehrere Abschnitte. (Auch nicht essen einen Apfel, sobald Sie darauf experimentiert). Ich habe beschlossen, sie in Viertel schneiden.
    Erste Position der Stahlnagel und Zink Schraube an entgegengesetzten Enden, und messen Sie den Strom und Spannung.
    Ich messe 0,443 Volt und 39,1 uA. Beachten Sie, dass die Spannung ziemlich trotz deutlich Ändern der Größe, während der Strom fiel gleich geblieben. Der Strom, weil getropft, während der Nagel und Schraube sind die gleichen Abstand voneinander, gibt es weniger einer Querschnittsfläche für den Strom durchlassen. Dies erhöht den Innenwiderstand der Zelle.
    Okay, Sichern, Sie können sagen - eine Analogie könnte nützlich sein. Spannung ist analog zu Wasserdruck, während Strom ist analog zu Wasserdurchfluss. Ähnlich kann der Innenwiderstand der Batterie, wie der Durchmesser des Rohrs, dass das Wasser (Strom) fließt durch gedacht werden. So haben wir festgestellt, dass durch die Reduzierung der Querschnitt der Apfel, haben wir den Widerstand erhöht und verringert den Strom.
    Nächste Position der Stahlnagel und Zink Schraube enger zusammen bei etwa der Hälfte der Distanz.
    Ich messe 0,447 Volt und 71,4 uA. Das ist besser! Wir haben mehr Strom aus unseren Zellen durch eine Verringerung der Innenwiderstand durch eine Verkürzung der Weg bekommen. Dies ist analog zur Verringerung der Länge des Rohres hat, um durch Wasser fließen.

Schritt 5: Optimierung der Zell

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    Also, wenn wir wollen, dass eine nützliche Batteriezelle, wie sollen wir gestalten den Apfel, und wo soll die Metalle aufgestellt werden?
    Wir haben gesehen, dass, egal was wir tun, bleibt die Zellspannung die gleiche. So sei es (bis jetzt)
    Verringern der Querschnittsfläche des Apfels sinkt der Strom und der Abstand zwischen den Metallelektroden verringert auch die Stromstärke.
    So für eine bessere Stromausgang, wollen wir eine große Querschnittsfläche und die eng beabstandeten Elektroden.
    Ich den Apfelscheibe messen und erhalten 0.429 Volt und 82,2 uA. Groß! einige Verbesserungen, aber wir werden noch besser zu machen.
    Als Randbemerkung, ich musste diesen Satz lassen sich für eine kleine Weile, um einen Anruf zu nehmen. Als ich zurückkam, sowohl die Spannung und Strom der Batterie verringert hatte, ähnlich wie eine echte Batterie würde während seiner gesamten Lebensdauer. In diesem Fall könnte es mehrere Mechanismen dafür sein - das Apple könnte auszutrocknen, die Elektroden könnten die Entwicklung einer Oxidschicht oder sogar ein Verrutschen / machen schlechteren Kontakt mit dem Apfel.

Schritt 6: Praktische Power?

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    Okay, so dass wir noch besser machen können. Wir brauchen wirklich nur kleine Würfel von Apple, um eine anständige Querschnittsfläche bereitzustellen, während Abstand aus Elektroden eng. (Achten Sie darauf, nicht versehentlich Kurz die Elektroden, oder du wirst kein Strom oder Spannung zu erhalten!)
    Wir können unsere begrenzten Spannung, indem mehrere dieser Zellen in Serie zu erhöhen. Das bedeutet, der positive einer Zelle mit der negativen der nächsten und so weiter, das Hinzufügen aufeinanderZellSpannungen. So, indem 4 Zellen in Serie aufgeben sollten etwa 4 * 0,43 V = 1,72 Volt
    Ich messe 1.677 Volt für 4 Zellen in Serie. Beachten Sie, dass wir immer noch messen nur 87,5 uA für den Kurzschlussstrom - müssten wir Zellen parallel, um unsere Stromfähigkeit zu erhöhen.
    Mit dieser Spannung, haben wir eine Chance auf das Einschalten einer roten LED, die eine Durchlassspannung von 1,8 Volt hat. * Wir bekommen ein schönes, dimmen leuchtende rote Licht, wenn Sie an der richtigen Blickwinkel zu betrachten.
    * Eine LED beginnt zu aktivieren, übergeben Sie Strom, und emittieren Licht um seine Durchlassspannung. Deshalb ist eine rote LED empfohlen. Eine blaue LED wird eine Durchlassspannung von etwa 3,3 V haben (kein Problem, wenn Sie haben mehr Geduld, als ich bei der Konstruktion mehrere Batteriezellen).

Schritt 7: Das Verständnis Battery Analogien

  1. Vergleichen der Äpfel, Orangen, und Batterien

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    Also haben wir nur an der Oberfläche gekratzt, aber ich hoffe, ich habe Sie erkunden mit einer (sicheren) Batterie, die Sie aktiv Parameter und Abmessungen ändern eingeführt.
    Einlegen der Batterien in Serie ermöglicht es Ihnen, um die Spannung zu erhöhen.
    Platzieren Batterien parallel ermöglicht es Ihnen, die aktuelle erhöhen (wenn auch vorsichtig sein, wenn dies zu tun mit echten Batterien, deren Spannungen nicht perfekt).
    Was würden Sie erwarten, dass der innere Aufbau einer 9V-Batterie aussehen?

Schritt 8: Früchte Ihrer Arbeit und weitere Schritte

  1. Vergleichen der Äpfel, Orangen, und Batterien

    Fühlen Sie sich frei, sich mit einem der Äpfel Sie nicht experimentieren belohnen.
    Ich habe wirklich nur streifte die Spitze einer Menge von Themen hier. Für weitere Informationen, können Sie einen Blick auf einige der folgenden Links.
    Verwandte Instructables
    Ausführen eines Mikrocontroller aus einer Zitrone
    Die Chemie
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    Fruit Batteries