Мифы и реальность
Современная наука смогла доказать наличие собственного электромагнитного поля вокруг планеты. Оно не только создает естественные колебания в атмосфере Земли, но и призвано защищать все человечество от воздействия солнечного излучения, пыли и других мелких частиц, которые могли бы попасть из космоса. С теоретической точки зрения, если разместить один электрод на поверхности грунта, а второй поднять вверх на 500 м, то между ними получится разность потенциалов около 80 В. Если пропорционально увеличить расстояние до 1000 м, то и уровень напряжения должен увеличиться в два раза.
Однако на практике все получается далеко на так складно:
- Во-первых, электроды должны иметь достаточно большую площадь, из-за чего они будут обладать парусностью и возникнут сложности с их массой и фиксацией на высоте.
- Во-вторых, электромагнитное состояние поля земли непостоянно, поэтому оно во многом зависит от различных факторов и его распределение в пространстве также неравномерно.
- В-третьих, верхний электрод будет главным претендентом на притяжение разрядов атмосферного электричества, что приведет к перенапряжению в генераторе.
Тем не менее, определенные опыты получения бесплатного электричества все же существуют, но их практическая реализация носит скорее экспериментальный, чем предметный характер.
Электричество из земли своими руками
Тем не менее многие люди не оставляют попыток извлечь электричество из земли, чтобы облегчить или изменить свою жизнь, и их не стоит останавливать, ведь самые важные открытия в истории человечества совершались именно упорными людьми, влюбленными в свои идеи.
Существует рейтинг самых популярных способов дешевого и быстрого получения электричества из земли.
Нулевой провод – нагрузка – почва
Переменный ток, благодаря которому в квартирах питаются все электрические приборы, поступает в жилища через два проводника: ноль и фазу. Из-за заземления большое количество энергии уходит в почву. Конечно, никому не хочется платить за то, что не удается использовать полностью. Поэтому предприимчивые люди уже давно поняли, как при помощи нулевого провода можно извлекать из земли энергию.
Этот способ основан на том, что земля в силу своих физических свойств является одновременно накопителем энергии и ее проводником.
Схема подземной прокладки кабеля
Чтобы извлечь электричество, нужно создать простейшую цепь.
- На достаточном расстоянии в землю вкапывается два металлических кола, один из которых является катодом, а второй – анодом, в результате чего появится энергия напряжением от 1 до 3 В. Сила тока в этом случае будет ничтожно малой.
- Чтобы увеличить напряжение и силу тока, придется на участке с огромной площадью вбить множество штырей, как последовательно, так и параллельно соединенных между собой. Последовательное соединение повышает напряжение, а параллельное – силу тока.
- Когда напряжение достигнет 20-30 В, к цепи необходимо подключить простейший трансформатор для увеличения напряжения при выходе и аккумулятор для накопления и стабилизации электрической энергии. Последний этап – трансформация постоянного тридцати вольтажного тока в переменный, напряжением в 220 В.
Цинковый и медный электрод
Это самый простой, дешевый и эффективный на данный момент способ получения электрической энергии, именно по этому принципу устроены привычные всем батарейки.
Первым делом необходимо изолировать какое-то количество почвы, чтобы создать в ней максимально кислую среду. Затем подключить к этой изолированной земле цинковый и медный электроды. На выходе действительно получается электроэнергия. Этот принцип получения энергии во многом зависит от качества почвы – чем она кислее, тем лучше.
Аккумулятор из цинка и меди
Можно провести интересный эксперимент, поместив два ключа – медный и железный – в апельсин. В результате появляется напряжение до 1 В. Решающим фактором является площадь электродов, соприкасающихся с кислотой, и уровень кислотности самого апельсина.
Этого количества энергии хватает на зарядку простого телефона. Чтобы увеличить мощность, необходимо параллельно подключить к этой схеме еще несколько таких же цепей. В результате получится зарядить смартфон или ноутбук, но под электростанцию из апельсинов и электродов придется выделить огромное помещение.
Этот метод получения энергии хороший, но не надежный и не долговечный: как только начнется окисление цинковых и медных электродов, начнет падать напряжение, а затем прекратится поступление энергии. Исправить положение может счистка окиси и добавление кислоты.
Потенциал между крышей и землей
Это один из любимых народных способов получения электричества из земли. Крыша в данном случае подходит только – железная.
В земле устанавливается металлический штырь, от него к крыше протягивается провод, получившейся электрической энергией можно спокойно пользоваться.
Правда, только до первой грозы, ведь по сути – это настоящий проводник.
В лучшем случае пострадают проводка и электроприборы, в худшем возникнет угроза жизни обитателей дома.
Фаза и нуль в электрике
Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.
Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.
Проектная работа «Картофельная батарейка»
Городской конкурс исследовательских работ и творческих проектов младших школьников
«Я – исследователь»
Физика и техника
Синицкий Павел Андреевич
МБОУ «Начальная общеобразовательная школа №2» г.Чебоксары Чувашской Республики
Фролова Ольга Александровна, классный руководитель 3 С класса МБОУ «Начальная общеобразовательная школа №2» г.Чебоксары Чувашской Республики
2. Подготовка и проведение опыта
4. Список литературы
Потребление электричества является одним из важнейших условий существования современного общества. Интернет, автомобили, заводы и фабрики, больницы, школы, жилые дома, смартфоны и планшеты, а также многое другое сегодня используют электричество. Без него современный мир существовать не может. Считается, что достаточно нескольких суток без электричества, чтобы любой город на планете захлестнула волна преступности. А нескольких минут без электричества на птицефабрике приведут к гибели тысяч птиц.
Между тем, использующиеся в настоящее время запасы углеводородов, такие как газ, нефть и уголь, исчерпаемы. К 2050 году основные запасы закончатся.
Не случайно Президент России Владимир Путин дал поручение по разработке новых нефтяных месторождений в Арктике. К 2050 году именно арктическая нефть составит 30% от всех запасов нефти в мире.
Поэтому крайне актуальным является переход на альтернативные, возобновляемые источники электроэнергии, использующие свет солнца, силу воды и ветра. К примеру, в Чувашии электричество вырабатывается на Чебоксарской гидроэлектростанции, а солнечные батареи изготовляются на Новочебоксарском заводе «Хевел». А вот ветроэлектростанции в Чувашии не прижились. Такая станция в Мариинско-Посадском районе просуществовала 10 лет и закрылась. Все из-за того, что в республике низкие среднегодовые скорости ветров.
Всего же в России 189 гидроэлектростанций, но таких мощных, как Чебоксарская, всего 14. Электростанций на солнечных батареях только 34, и в ближайшие годы появятся еще 48. Меньше всего ветряных электростанций – 18, и еще 21 строится.
Есть и другие способы получения электричества. Об одном из них я сегодня расскажу.
Доказать возможность получения электричества при взаимодействии меди и железа в кислотной среде.
Провести опыт по получению электрического тока при окислении железа.
Теоретический – формулирование гипотезы о получении электрического тока при взаимодействии меди и железа в кислой среде.
Эмпирический – проведение опыта с использованием электролита в виде картофеля, металлических (медного и железного) электродов и светодиодной лампочки.
Электрод – твердое вещество, способное проводить электрический ток и находящееся в контакте с электролитом (см. приложение рис.1).
Электролит – раствор или сплав, проводящий электрический ток (см. приложение рис.1).
Электрон — заряженная частица.
При взаимодействии медных и железных электродов в кислой среде картофеля вырабатывается электрический ток, способный зажечь светодиодную лампочку.
Для получения электричества при окислении электродов существуют много разных способов. В качестве электродов можно использовать медные, железные или цинковые гвозди, шурупы, проволоку и даже монеты. Еще лучше изделия из серебра и золота.
В качестве электролитов подойдут многие фрукты и овощи: картофель, лимон, апельсин, помидор, огурец, а также уксус или даже земля и древесина.
Для проведения опыта понадобятся
— 7 картофелин (см. приложение рис.2);
— 7 железных гвоздей (см. приложение рис.3);
— 7 отрезков медной проволоки (см. приложение рис.4);
— 8 отрезков провода (см. приложение рис.5);
— 1 светодиодная лампочка (см. приложение рис.6).
Втыкаем в каждую картофелину с одной стороны отрезок медной проволоки (см. приложение рис.7), с другой – железный гвоздь (см. приложение рис.8). Соединяем гвозди и отрезки меди проводами (см. приложение рис.9). Подсоединяем светодиодную лампочку (см. приложение рис.10).
Медные электроды притянули с каждого атома железного электрода по два электрона, их движение вызвало электричество, с помощью которого загорелась светодиодная лампочка.
В результате опыта светодиодная лампочка загорелась. Это значит, что при окислении железных электродов медными в кислой среде появилось электричество. Таким образом, выполнена задача и достигнута цель исследования.
О ёмкости литиевых аккумуляторов
Ёмкость – способность аккумулятора отдавать ток, измеряемая в миллиампер час (мАч) или ампер час (Ач). К примеру, батарейка ёмкостью в 2 Ач сможет отдавать ток в 2 A один час, или в 1 A два часа. Но эта зависимость тока от времени подключения нагрузки не линейна – в определённой точке графика при увеличении тока вдвое время работы батареи снижается вчетверо. Поэтому производители всегда указывают ёмкость, высчитанную при разряде аккумулятора чрезмерно малым током в 100 мА.
Количество энергии зависит от напряжения аккумулятора, поэтому никель металогидридные элементы при одинаковой ёмкости имеют в 3 раза меньшую энергоёмкость, чем литий ионные:
- NiMH – 1,2 В * 2,2 Ач = 2,64 ватт-часа;
- Li-ion – 3,7 В * 2,2 Ач = 8,14 ватт-часа.
При поиске и покупке аккумуляторных батареек отдавайте предпочтение известным фирмам, таким как Samsung, Sony, Sanyo, Panasonic. Батарейки этих производителей имеют ёмкость наиболее соответствующую той, что указана на их корпусе. Надпись 2600 мА на элементах Sanyo не сильно отличается от их настоящей ёмкости в 2500–2550 мА. Подделки китайских производителей с хвалёной ёмкостью в 4200 мА недотягивают и до 1000 мА, зато цена на них в два раза ниже японских оригиналов.
Известные способы добычи электричества
В первом случае получение электричества из земли осуществляется с помощью двух стержней, изготовленных из разнородных металлов. Данный способ никак не связан с электрическим или магнитным полем Земли. Стержни используются в качестве гальванической пары, помещенной в солевой раствор. Если проводить эксперимент в чистом виде, то на концах металлических прутков, погруженных в раствор электролита, образуется разность потенциалов, то есть, электрический ток.
Величина получаемого тока будет разной в зависимости от таких факторов, как размеры электродов, характеристики электролита, глубина закладки и прочее.
По такой же схеме можно получить электричество из земли. Для этой цели берутся стержни из меди и алюминия, которые будут использоваться в качестве гальванической пары. Их нужно заглубить в землю примерно на 50 см, расположив на расстоянии 20-30 см друг от друга. На площадь грунта, расположенную между стержнями, выливается большое количество солевого раствора, и уже через 5-10 минут можно проводить контрольные замеры с помощью электронного вольтметра.
Вольтметр показывает разные значения, максимальный результат составил 3 вольта. Раствор электролита готовится из дистиллированной воды и поваренной соли.
Второй вариант добычи тока также не связана с магнитным полем Земли. Суть заключается в извлечении электричества, стекающего по проводу «земля» во время максимального энергопотребления. В этом процессе участвует и проводник «ноль».
Всем известно, что подача напряжения потребителям осуществляется по фазному и нулевому проводам. При наличии третьего провода, соединенного с контуром заземления, между ним и нулевым проводником нередко возникает напряжение, иногда доходящее до 15 вольт. Подобное состояние можно определить с помощью лампы накаливания на 12 вольт, подключенной к обоим проводникам. Другим способом зафиксировать невозможно, поскольку приборы учета никак на это не реагируют и ток, идущий от «земли» к нулю не определяют.
Данный способ непригоден для квартиры, поскольку в них как правило отсутствует заземление, способное выполнить свою функцию. Подобные эксперименты хорошо получаются в частных домах с классическим заземляющим контуром. Схема подключения осуществляется от нулевого проводника к нагрузке и далее – к проводу заземления. В процессе добычи электричества из земли своими руками, некоторые домашние электрики используют трансформаторы для сглаживания токовых колебаний и затем подключают наиболее оптимальную нагрузку.
Категорически запрещается, чтобы фаза подключалась вместо нулевого проводника, во избежание смертельно опасных ситуаций.
Откуда в картошке электричество?
Чтобы понять, что напряжение из картошки это не выдумка, а вполне реальная вещь, достаточно воткнуть в одну единственную картофелину острые щупы от мультиметра и вы тут же увидите на экране несколько милливольт.
Если немного усложнить конструкцию, например с одной стороны в клубень вставить медный электрод или бронзовую монетку, а с другой стороны что-нибудь алюминиевое или оцинкованное, то уровень напряжения существенным образом вырастет.
Сок картофеля содержит в себе растворенные соли и кислоты, которые являются по сути естественным электролитом.
Кстати, с одинаковым успехом можно использовать для этого лимоны, апельсины, яблоки. Таким образом, все эти продукты могут питать не только людей, но и электроприборы.
Внутри таких фруктов и овощей, из-за окисления, с погруженного анода (оцинкованный контакт) будут утекать электроны. А притягиваться они будут к другому контакту — медному.
При этом не путайте, электричество здесь образуется не прямо из картошки. Оно хорошо вырабатывается именно благодаря химическим процессам между тремя элементами:
цинк
медь
кислота
И именно цинковый контакт здесь служит как расходка. Все электроны утекают с него. При определенных условиях даже земляная почва может дать электричество. Главное условие — ее кислотность.
Втыкаете в землю условно два палки (естественно из цинка и меди) и замеряете напряжение. Иногда разность потенциалов доходит до 0,2В. При влажной почве результат улучшается.
Это так называемая земляная батарея.
Добыча из Земли
Но электричество из планеты, ее магнитного поля возможно получить собственными силами в небольших порциях, достаточных для зажигания фонарика на светодиодах, неполной зарядки телефона. Можно надеяться, что возможность взять эти небольшие порции не нанесет вреда земному шару.
Гальванический способ (с двумя стержнями)
Между стержнями из разных металлов в электролите появляется разность потенциалов.
Такие же детали (из алюминия и меди) можно погрузить в землю на 0,5 метров, полив пространство между ними раствором соли (электролитом). Это способ получения некоторого количество бесплатного электричества.
От заземления
Например, в частном доме электроснабжение оснащено заземляющим контуром, на который при включенной нагрузке стекает какая-то часть электричества. Конкретно, переменный ток идет по проводам: «фаза» и «ноль», второй из которых заземляется и чаще всего не опасен. А удар током можно получить из фазового провода.
Примите во внимание: не стоит пробовать получить электроэнергию подобным способом в домашних условиях при недостатке знаний. Если перепутать «фазовый» провод заземления с «нулевым», с которого можно получить данную энергию, токовый удар придется по всему зданию.. Количество электричества, взятое из нулевого провода, гораздо меньше чем от солнечной батареи
(От редакции: экспериментировать с данным методом чрезвычайно опасно и категорически не рекомендуется)
Количество электричества, взятое из нулевого провода, гораздо меньше чем от солнечной батареи. (От редакции: экспериментировать с данным методом чрезвычайно опасно и категорически не рекомендуется).
Другие способы
Начитавшись о необычных свойствах этих конструкций, он соорудил пирамиду 3 на 3 метра и начал делать реальные испытания. То есть — пробовать доказать: невозможно получить энергию из «ничего», ограниченного пространства либо из космоса.
Возможно с юмором, но, по словам частного дачника, смонтированный из алюминиевой фольги и гелевого аккумулятора (накопителя энергии) генератор питал светильники на участке. Одним словом, из пирамиды потекла дармовая (вернее — дешевая) электрическая энергия, ток.
Далее дачник уверяет, что строительством подобных конструкций из дерева или других изоляционных материалов заинтересовалась вся деревня. Якобы, есть реальная возможность взять энергию из пирамиды на халяву.
Однако, ведутся серьезные научные изыскания в области получения малого электричества из продуктов жизнедеятельности растений, переходящих в землю.
Такие источники, дающие вечное электричество, то есть — работающие с восполнением энергии, используют в системах контроля за влажность. Судя по тому, что эксперименты проводятся на горшечных растениях, подобные приборы можно делать и испытывать самостоятельно.
Из глубин Земли успешно идет добыча тепла станциями геотермальной энергии в Калифорнии, Исландии. Недра, вулканы используются для выработки сотен МВт электроэнергии также, как это делается посредством солнца и ветра.
Множество ученых и изобретателей ищут путь к энергетической независимости, будь то свет, тепло, атмосферные явления или холодный фотосинтез. При повышающихся ценах на электроэнергию это вполне уместно. Некоторые способы давно стали реальностью и помогают получать энергию даже в значительных масштабах.
Изобретатели и ученые разрабатывают проекты на основе токов в земной мантии, потока частиц в виде солнечного ветра. Считается, что планета представляет собой большой сферический конденсатор. Но до сих пор не удалось выяснить, как восполняется его заряд.
Во всяком случае, человек не имеет права значительно вмешиваться в природу, пытаясь разрядить этот запас энергии, не изучив процесс досконально с учетом последствий.
Смотрите видео, в котором пользователь разъясняет, как без особых затрат сделать ветрогенератор и получить желаемое бесплатное электричество:
голоса
Рейтинг статьи
Как сделать картофельную батарею
Что бы сделать картофельную батарею, используется схема параллельного соединения. Токи каждого элемента суммируются. Выполняется соединение всех положительных полюсов в общий плюс и отрицательных – в общий минус. Всю электроэнергию в сумме будут составлять значения отдельных токов, объединенных параллельной схемой. Напряжение равняется среднему значению напряжения каждого отдельно взятого элемента.
Существуют еще и комбинированные схемы получения электроэнергии, соединяющие в себе последовательный и параллельный варианты. Это дает возможность значительно увеличить максимальные значения тока и напряжения картофельной батареи. Полученная конструкция считается вполне работоспособной и электричество из картошки в экстренной ситуации может выполнить зарядку телефонного аккумулятора. Все зависит от количества клубней, задействованных в цепочке.
Откуда берется электричество в картошке
При определенных условиях добыть электричество вполне возможно из картофеля, фруктов и овощей. Результаты наглядно демонстрируются на табло мультиметра. Такого тока вполне достаточно, чтобы зажечь светодиод или небольшое устройство, питающееся от батареек. На что-то большее подобные источники тока не рассчитаны.
Эффективность самодельной батареи будет выше при соблюдении технических условий и правил:
- Если одинаковые металлические электроды заменить разными материалами, в этом случае напряжение заметно увеличится. Обычно для катода используется цинк, а для анода — медь.
- Эффективность картофельного элемента возрастает с увеличением площади электродов.
- Цинк берется из старой батарейки. Это стакан с установленным гальваническим элементом. Если нет батарейки, можно взять обыкновенный оцинкованный гвоздь, шуруп и другой такой же крепежный материал.
- Медь для анода можно взять из кабельных жил или воспользоваться медными гвоздиками и другим крепежом.
Собранный элемент на основе меди и цинка выдаст электричество из картофеля напряжением не менее 0,5-0,7 вольт. Целостность картофеля не имеет значения, самое главное, чтобы сохранялся внутренний сок.
Физико-химические процессы в картофелинах протекают следующим образом. На поверхности анода образуется кислая среда, где и протекает окислительно-восстановительная реакция. В ходе окисления происходит выделение свободных электронов, уходящих с атомов цинка в количестве двух. Медь является очень сильным окислителем и притягивает к себе все свободные электроны. В случае замыкания цепи путем подключения мультиметра или лампочки, начнется движение электронов в направлении от анода к катоду, то есть, в электролитической среде появится электрический ток.
Сам электролит состоит из слабого кислотно-солевого раствора, содержащегося в картофельном соке внутри клубня. В процессе реакции цинк расходуется и размеры электрода уменьшаются. Картофельные клубни сами по себе служат лишь своеобразным хранилищем для электролитического сока. Вся эта операция имеет ценность лишь с теоретической или познавательной точки зрения, а практического использования она не получила.
Гальванический элемент
Следующий способ – простая химия. Это самый реальный и понятный способ получения электричества из земли в домашних условиях. Для этого нужны медные и цинковые электроды. В их роли могут выступать пластины, штыри, гвозди. Если медь распространена – с цинком могут возникнуть проблемы, поэтому легче найти оцинкованное железо.
Нужно забить ваши электроды в землю на одинаковом расстоянии друг от друга. Допустим 1 метр в глубину и 0,5 метра между электродами. В таком случае медь будет катодом, а цинк – анодом. Напряжение такого элемента может составлять порядка 1-1,1 Вольта. Это значит, чтобы получить из земли электричество напряжением в 12 вольт нужно забить 12 таких электродов и соединить их последовательно.
Решающим фактором в такой батарее является площадь электродов, от этого зависит и сила тока, ровно, как и от того, что находится между ними. Для того, чтобы батарея выдавала ток – земля должна быть влажной, для этого её можно полить, иногда цинковый электрод заливают раствором соли или щёлочи. Для повышения токовой отдачи можно забить больше электродов и соединить их параллельно. Таким образом устроены все современные батареи и аккумуляторы.
На схеме ниже вы видите еще одну интересную реализацию такой батареи из медных труб и оцинкованных стержней.
Однако с течением времени электроды разрушаться и батарея постепенно прекратит свою работу.
Электричество из нуля и заземлителя
Этот способ подходит для жителей частных домов, если у них есть заземляющий контур. Знаете ли вы, что между заземлителем и нулевым проводом часто наблюдается разность потенциалов в 10-20 Вольт? Это значит, что их можно использовать бесплатно. Повысить их вы можете с помощью трансформатора.
Энергия потребленная таким образом счётчиком учитываться не будет. Такое напряжение можно определить либо вольтметром, либо подключив между этими двумя проводами низковольтную лампочку типа тех, что устанавливают в габариты или приборные панели автомобилей.
Важно! Не перепутайте фазу с нулём – это опасно!
Стоит отметить, что в качестве заземлителя используется отдельное устройство из металлических штырей, вбитых на глубину более 1 метра. Трубопровод в большинстве случаев не даст хорошего результата. Подробнее про заземление в частном доме вы можете узнать из нашей отдельной статьи.
