Sie können eine selbstgemachte Batterie aus verschiedenen Teilen bauen, die in Ihrem Haus herumliegen. Eine einfache DIY-Batterie kann Ihnen zeigen, wie Strom vom positiven zum negativen Ende der Batterie durch Gegenstände fließt.
Sie werden überrascht sein, wie nützlich Ihre Haushaltsgegenstände sein können, um etwas zu schaffen, das auf den ersten Blick so aussieht, als könnte es nur in einer Fabrik hergestellt werden. Obwohl diese Methode nicht genau die gleichen chemischen Reaktionen ist, die in fabrikgefertigten Batterien vorkommen, kann sie Ihnen die Kraft der Elektrizität im Allgemeinen zeigen.
Bau einer selbstgebauten Batterie
Die Grundlagen einer selbstgebauten Batterie können Sie mit einer Erdungsbatterie, einer Knopfbatterie oder einer Salzbatterie schaffen. Diese selbstgemachten Batterien verwenden eine chemische Reaktion, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Sie können diesen Strom durch im eigenen Haus liegende Grundmaterialien zusammen mit einer elektrolytischen Lösung aufbauen.
Tipps
In diesen DIY-Tutorials können Sie Erdbatterien, Knopfzellen und Salzbatterien mit den Grundprinzipien der Elektrizität erstellen.
Seien Sie jedoch vorsichtig. Diese Batterien sind klein und einfach, aber vermeiden Sie es, beide Drähte gleichzeitig zu berühren, die die Enden der Batterie verbinden. Achten Sie beim Durchtrennen von Drähten oder beim Testen von Spannung oder Strom im Strom besonders darauf, dass Sie weder Ihre Batterie kurzschließen noch sich durch Elektrizität oder Hitze verletzen.
Vorbereitung der Erdungsbatterie
Sie können Erdungsbatterien aus Elektroden herstellen, die aus Metallen bestehen, die einen elektrischen Strom durcheinander leiten können. Diese Metalle können funktionieren, wenn sie sich im Boden befinden, was dieser Art von Batterie ihren Namen gibt. Sie müssen draußen sein, wenn es kein gefährliches Wetter wie Starkregen oder Gewitter gibt.
Sie benötigen außerdem 12 Kupfernägel (oder -stäbe), die in den Boden gelegt werden, 12 verzinkte Aluminiumnägel (oder -stäbe), Kupferdraht und hochwertige Kondensatoren. Außerdem benötigen Sie ein Voltmeter und einen Drahtschneider. Optional können Sie bei der Erstellung Ihrer Batterie auch Maßband, Alufolie und einen Kompass für verfeinerte Berechnungen verwenden.
Bevor Sie in Ihrem Garten graben, stellen Sie sicher, dass Sie die Erlaubnis von örtlichen Versorgungsunternehmen oder anderen Eigentümern des Grundstücks haben. Aus Sicherheitsgründen können Sie sogar erwägen, nur ein paar Zentimeter tief zu graben.
Eine Erdbatterie herstellen
Um die Erdungselektroden herzustellen, entfernen Sie mit dem Drahtschneider etwa 1,5 Zoll der Isolierung vom Kupferdraht. Wickeln Sie die Drahtstreifen um die Aluminium- und Kupfernägel. Dann führen Sie die Elektroden ein und befestigen die Multimeterkabel daran. Stellen Sie das Multimeter je nach Strom, den Sie verwenden möchten, entweder auf DC oder AC ein.
Um die einfachste Erdungsbatterie zu bauen, eine einzellige Art, können Sie damit beginnen, einen Kupfernagel und einen Aluminiumnagel im Abstand von mehreren Metern in den Boden zu nageln. Verbinden Sie sie mit Ihrem Kupferdraht. Stellen Sie sicher, dass der Draht fest und sicher um die Köpfe jedes der Nägel gewickelt ist. Überprüfen Sie das Multimeter, um zu sehen, ob Sie den Strom ablesen können.
Wenn du Aluminiumfolie fest um die Drähte wickelst, kannst du die Ladung gründlicher zwischen den Nägeln transportieren. Um eine kompliziertere, mehrzellige Batterie zu erstellen, können Sie alle 12 Aluminium- und Kupferzellen verwenden, die in einer Reihenschaltung abwechselnd zwischen Aluminium und Kupfer miteinander verbunden sind. Jedes verbundene Nagelpaar ist in diesem Fall eine Zelle.
Da die Leistung einer Erdbatterie vom Ionengehalt des Erdbodens abhängt, funktioniert sie nur in einigen Teilen des Landes. Die natürlichen elektrischen Ströme, die von Eisen und anderen ionischen Metallen im Boden durch den Boden fließen, können natürliche Elektrizität erzeugen.
Bau einer Münzbatterie
Der Bau einer Knopfzellenbatterie ist eine weitere unkomplizierte und einfache Möglichkeit, Strom und Spannung in einer Batterie zu demonstrieren. Dafür benötigst du ein paar Kupfergroschen, ein Stück Alufolie, ein Stück Feuchttuch oder Pappe, Schere, Salz, ein Multimeter und eine Schüssel mit Wasser. Als Elektrolyt können Sie optional auch Essig verwenden. Um sicherzustellen, dass der Penny aus Kupfer besteht, stellen Sie sicher, dass er nach 1982 hergestellt wurde.
Nehmen Sie ein Papiertuch oder ein feuchtes Taschentuch oder einen Karton und legen Sie die Münze darauf, damit Sie ihre Form aus dem Papiertuch oder dem nassen Material herausschneiden können. Um den Elektrolyten herzustellen, mischen Sie ein paar Teelöffel Salz in die Schüssel mit Wasser, bis es sich auflöst. Wenn Sie Essig haben, können Sie diesen als schwachen Elektrolyt verwenden.
Tauchen Sie den nassen Stoff oder das Tuch in die Schüssel mit dem Elektrolyt und nehmen Sie ihn nach zwei Minuten heraus. Überschüssiges Wasser daraus absaugen. Wickeln Sie einen Penny in Alufolie und schneiden Sie seine Form aus. Dann können Sie das getränkte Material auf die Aluminiumfolie geben und die Münze darauf legen. Dies ist Ihre Grundzelle der Batterie.
Erstellen Sie beliebig viele Batteriezellen und stapeln Sie diese übereinander. Sie können testen, ob Ihre Batterie funktioniert, indem Sie ein Multimeter an beiden Enden anschließen oder ein kleines LED-Licht anbringen, das sich bei vorhandenem Strom einschaltet. Denken Sie darüber nach, wie ähnlich diese Anordnung der vielzelligen Anordnung von Erdbatterien ist.
Bau einer Salzbatterie
Ähnlich wie die Knopfbatterie werden Salzbatterien mit einem Viertel hergestellt. Diesmal benötigen Sie einen Spritzenkolben, 12 Eisen- oder Zinkschrauben, Papier- und Schleifpapierstreifen, Salz, Wasser, ein Multimeter, einen Schraubendreher, LED-Leuchten, ein Isoliermaterial wie Kunststoff oder Pappe und Kupferkabel. Verwenden Sie das Schleifpapier, um die Isolierung des Kupferdrahts zu entfernen, falls vorhanden.
Rollen Sie einen der Papierstreifen fest um eine Schraube und wickeln Sie den Kupferdraht für alle 12 Schrauben 30 bis 40 Mal um den Nagel. Achte darauf, dass der Kupferdraht den Nagel nicht direkt berührt, sondern auf dem Papierstreifen aufliegt.
Mit dem Spritzenkolben sechs Löcher auf einer Seite des Isoliermaterials bohren. Mit dem Schraubendreher jede Schraube rasterförmig durch den Dämmstoff schieben. Dieser Aufbau ist die Grundlage dafür, wie der elektrische Strom durch die Schaltung fließt. Verbinden Sie sie mit dem Kupferdraht sicher und fest.
Tauchen Sie den Akku einige Minuten in Salzwasser, damit er Strom leiten kann. Wenn Sie es aus dem Wasserbad nehmen, können Sie mit einem Multimeter die Spannung der Batterie überprüfen.
Anwendungen dieser Batterien
Obwohl diese Experimente einfach und rudimentär sind, könnten die Phänomene, die sie veranschaulichen, in Zukunft praktische Anwendungen bei der Verwendung von Wasser für kostengünstige wiederaufladbare Batterien haben. Die Erforschung elektrolytischer Materialien in Physik und Chemie kann Wissenschaftlern ermöglichen, Salzlösungen als Basis für Batterien zu verwenden.
Der derzeitige Nachteil der Verwendung von Wasser als Elektrolyt für Batterien besteht darin, dass es nicht annähernd so viel Spannung liefert wie Lithium-Ionen-Zellen oder ähnliche chemische Zellen in Batterien. Neuere Forschungen haben versucht, diese Hürde zu nehmen.
Forschungen der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt führten kürzlich zu der Entdeckung, dass die Verwendung von Natrium-FSI (Natrium bis (Fluorsulfonyl)imid) als Basis für Kochsalzlösung hat eine elektrochemische Stabilität von bis zu 2,6 Volt – fast doppelt so viel wie bei anderen wässrigen elektrolytische Flüssigkeiten. Dies könnte zu kostengünstigeren und sichereren Batterien führen.
Erdbatterien haben einen beträchtlichen historischen Nutzen gehabt. Der schottische Philosoph Alexander Bain erfand 1841 die Erdbatterie, um den Stromfluss umzuwandeln, und diese Erfindung sollte später die Grundlage der Telegrafenübertragung bilden. Weitere Forschungen mit Erdbatterien würden zu einem besseren Verständnis des elektrischen Feldes der Erde führen, beispielsweise zu der Erkenntnis, dass die Erdströme von Süden nach Norden fließen.