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 ... com Batatas

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

A batata, esse 'tubérculo comestível', como o define o velho Aurélio, não se presta apenas como ingrediente para suculentos pratos da arte culinária; há toda uma gama de usos específicos. Dentro dessa gama há uma especificidade que poucos conhecem: a batata como fonte de energia química para a produção de energia elétrica. Sim, as batatas podem funcionar como pilhas e baterias!
Em uma trabalho anterior, nessa mesma Sala 12, já apresentamos a Batateria, uma bateria elétrica feita com batatas para alimentar um relógio digital. Nesse contexto, apresentar a batata como um componente eletrônico principal, preparamos uma seleção de projetos que mudará o seu modo de pensar sobre esse tubérculo tão comum.

Para os leitores/alunos que gostam de projetos diferentes e que também costumam comer sua batatinha chips durante as montagens, tais aplicações da batata serão uma 'delícia' . São projetos muito simples, que muito mais pela curiosidade, servem como excelentes sugestões para Feiras de Ciências ou trabalhos escolares. De qualquer forma, se os projetos indicados não lhe agradarem, nada impede que o componente principal seja cortado, frito e comido...

1. Indicador de polaridade

A polaridade dos terminais ou dos fios de uma fonte de alimentação de corrente contínua ou mesmo de uma bateria pode ser facilmente descoberta com a ajuda de uma... batata!

Como isso funciona?
Ora,
a batata é condutora de corrente elétrica, é um condutor eletrolítico. Enfiando os dois fios de cobre provenientes da fonte, numa batata cortada ao meio, como indicado na Fig. 1, ocorrerá uma reação química cujo efeito é o de produzir substâncias diferentes nas pontas dos fios, conforme sua polaridade. Este efeito galvânico faz com que se forme um sal de cobre no pólo positivo, tornando esta região esverdeada. Por outro lado, no pólo negativo formam-se bolhas ou então nada ocorre, o que permite facilmente a identificação dos pólos.

A montagem:


Fig.1- Indicador de polaridade
usando de meia batata.

O material:


meia batata (óbvio)
2 pedaços de fio de cobre rígido encapado
  de pelo menos 30 cm cada.
1 fonte de alimentação de 3V a 12V,
1 pilha comum ou bateria de 9 V

 

A experiência:
a) Descasque pelo menos 2 cm das pontas dos fios de cobre rígidos ligados à fonte ou a uma pilha.
b) Enfie estas pontas numa meia batata, conforme indicado na Fig. 1.
c) Observe a coloração da batata em torno do fio: onde ficar verde, o fio estará ligado ao pólo positivo.

2. Pilha elétrica

Como dissemos, batata pode gerar energia elétrica. É claro que não é suficiente para alimentar muita coisa, mas existem alguns experimentos simples que podem usar esta energia. Assim, o que vamos fazer inicialmente é mostrar um experimento que permite fazer uma pilha elétrica com uma simples... batata.

Como isso funciona?
Dois metais diferentes colocados num meio líquido condutor de cargas elétricas (transportadas por íons, no caso) formam uma pilha elétrica. Nos metais diferentes aparecem cargas de polaridades opostas, manifestando-se uma diferença de potencial elétrico entre eles, a qual tem valor (tantos volts) que depende de suas naturezas. Escolhendo de modo apropriado os pares de metais diferentes, conseguimos obter tensões de mais de 1 V. Os pares podem ser: ferro/cobre, alumínio/cobre, zinco/cobre, alumínio/ferro etc.
No nosso caso, os dois metais serão duas chapinhas de (1cm x 3cm) cada, uma de zinco e outra de cobre. Todavia, poderia ser uma ponta de fio de cobre grosso e um clipe grosso, que normalmente é de metal latonado. Poderia, ainda, ser um prego e um fio de cobre grosso. Há toda uma série de pares a serem experimentados, observando qual a combinação que produz maior tensão (consulte em Química a 'fila de reatividade') ... isso é o bonito da Ciência!
O meio líquido condutor é justamente a batata.
Assim, conforme a Fig. 2, basta enfiar as chapinhas (plaquinhas) numa meia batata (cerca de 1,0 cm uma da outra) para termos entre elas uma tensão elétrica que pode variar entre 0,1 V e 1 V, a qual pode ser detectada facilmente por um multímetro comum na escala DC. A placa de cobre será o pólo positivo e a de zinco, o pólo negativo.
É claro que a potência desta pilha dependerá da área das placas (ou fios) espetados na meia batata e da 'capacidade' dessa de conduzir a corrente, que não é muita. Assim, a pequena quantidade de energia elétrica produzida servirá apenas para alimentar alguns dispositivos/experimentos que exigem pouco, conforme veremos mais adiante.
O leitor/aluno verá que, com o tempo, a sua pilha “degrada-se”, sendo necessário retirar as placas ( ou o fio e o clipe) e limpá-los, para eliminar as substâncias formadas no processo de produção de energia ou mesmo mudar sua posição, espetando-os em outros locais.

A montagem:


Fig.2- A pilha-batata.

O material:

Meia batata
2 plaquinhas de (1cm x 3 cm), uma
de cobre outra de zinco (*)
2 pedaços de fio de cobre flexível
comum de 30 a 40cm
1 multímetro comum

(*) variante: 1 clipe grosso para papel

 

A experiência:
a) Lixe as plaquinhas de cobre e zinco para eliminar a superfície oxidada; descasque as pontas dos fios de cobre comum. Solde as placas numa das extremidades desses fios, conforme ilustramos na Fig. 2. Espete as placas na meia batata, cerca de 1cm uma da outra, numa profundidade de 1,5cm, pelo menos. A placa de zinco pode ser substituída pelo clipe grosso, por um prego etc., e a placa de cobre por fio de cobre grosso e lixado.
b) Coloque o multímetro na escala mais baixa de tensões contínuas (DC).
c) Conecte o multímetro aos eletrodos (fios) da pilhas e verifique a tensão obtida.

3. 0 batafone

Se bem que já existam tecnologias digitais avançadas para a Telefonia, a possibilidade de estabelecer comunicação falada entre dois pontos usando uma batata pode ser algo digno da atenção de qualquer um.
Evidentemente, ainda não temos a “batata celular” ou o “bata-topager”, mas não estamos muito longe disso com nosso projeto (hic).
O batafone nada mais é do que um intercomunicador simples, entre dois pontos afastados, que utiliza a energia elétrica gerada pela nossa pilha de meia batata.

Como isso funciona?
Os alto-falantes são transdutores que podem funcionar 'nos dois sentidos', tanto como microfones (convertendo energia mecânica da onda sonora em energia elétrica) como em sua função normal para reproduzir sons (convertendo energia elétrica em energia mecânica de modalidade sonora).
Se ligarmos dois alto-falantes em série, conforme a Fig. 3, com uma fonte de energia elétrica, que em nosso caso nada mais é do que nossa pilha-batata (nova categoria da pilha salina), a corrente elétrica circulante dependerá da resistência interna da pilha e da impedância que os alto-falantes apresentarem.
Em condições normais (curtos intervalos de tempo de funcionamento), interessa mais a impedância dos alto falantes, as quais podem ser assumidas como resistências puras representadas pelas resistências ôhmicas das bobinas dos alto-falantes, ou seja, pelo fio das bobinas. A resistência interna da pilha-batata pode ser assumida como constante para breves intervalos de tempo de funcionamento.
No entanto, se falarmos diante de um dos alto-falantes, o movimento do cone produzido pelas vibrações sonoras faz com que a bobina corte o campo magnético do ímã, alterando a oposição que o circuito faz à passagem da corrente, ou seja, modificando a sua impedância.
O resultado disso é que varia a corrente no circuito.
No alto-falante distante, esta variação de intensidade de corrente faz com que seja criado um campo magnético, também variável, que movimenta seu cone exatamente da mesma forma que o som
original incidente no outro falante. O resultado disso é a reprodução do som original.
Da mesma forma, se você falar no segundo alto-falante, sua voz será reproduzida no primeiro. É claro que a intensidade do som é muito 'fraca', pois a corrente no circuito é pequena. A pilha-batata não é uma fonte potente de energia, mas a “coisa” funciona. Pode-se conversar a uma boa distância!

A Montagem:


Fig.3- Comunicação sonora usando pilha-batata.

O material:

Meia batata
Fios conforme a distância
  entre os alto-falantes
2 alto-falantes comuns pequenos
  ou médios
2 plaquinhas, uma de zinco
  outra de cobre

 

A experiência:
a) Monte a pilha-batata conforme já explicado no experimento anterior (veja ilustração acima).
b) Monte o circuito indicado, ligando os alto-falantes bem longe um do outro, de preferência um numa sala e o outro em outra (de modo que os interlocutores não se escutem diretamente).
c) Com um colega falando perto de um dos alto-falantes (remoto), você deverá ouvir no outro (local). Como o som é muito fraco, o seu alto falante deve ser colocado bem junto ao ouvido.
d) Da mesma forma, falando no alto-falante local, seu colega poderá ouvir no alto-falante remoto.

4. Batatas em série e em paralelo

Batatas podem ser guardadas em sacos e até cortadas em diversos formatos; isso todos sabem. No entanto, poucos leitores sabem que podemos ligar pilhas-batatas tanto em série como em paralelo ou ainda associações mistas, para obter mais energia elétrica. Conforme observamos na Fig. 4, podemos ligar as pilhas-batatas, em série, para obter uma tensão maior do que uma delas sozinha pode gerar, o que é facilmente constatado com o multímetro na escala mais baixa de tensão.
Por outro lado, ligando as pilhas-batatas em paralelo, podemos obter uma corrente maior do que uma única batata conseguiria fornecer. O leitor pode verificar isso mais uma vez, usando o multímetro. A ligação em paralelo e mista não foram aqui ilustradas. Isso, todavia, não impede que o professor apresente isso em sala de aula. Advertimos, porém, que pilhas e baterias (de qualquer espécie, não só as de batatas!) não devem ser guardadas quando associadas em paralelo. Todas irão se descarregar! Eis porque não existe no comércio 'nenhum' brinquedo ou equipamento com pilhas associadas em paralelo. Você conhece algum? Escreva para o autor.
A bem da verdade, conheci um desses brinquedos (coisa de 30 anos lá para trás!), era um modelo de robozinho que funcionava com 4 pilhas (não recordo se eram médias ou grandes). Coitada da firma, foi à falência e cobriu-se de reclamações: "Coloquei as pilhas ontem e hoje já não funciona mais!". Você saberia explicar porque as pilhas se descarregam rapidamente?

Como isso funciona?
Como no caso de pilhas comuns, na ligação em série, as tensões que aparecem entre os eletrodos ligados na batata se somam, desde que suas polaridades sejam as indicadas na Fig. 4. Se uma das batatas for “invertida”, a tensão correspondente é subtraída. Quando a ligação das batatas é em paralelo, a tensão se mantém, porém a capacidade de fornecimento de corrente aumenta.
Por exemplo, se cada pilha-batata conseguir sozinha sustentar uma corrente de 1,0 mA, quatro delas em paralelo irão sustentar 4,0 mA, em igualdade das demais condições.

A montagem:


Fig.4- Pilhas-batatas associadas em série.

O material:

3 ou mais meias batatas
3 ou mais pares de chapinhas
   zinco/cobre
fios de ligação
multímetro comum

 

A experiência:
a) Ligue três ou mais pilhas-batatas em série.
b) Coloque o multímetro na escala mais baixa de tensões contínuas.
c) Meça a tensão em cada pilha-batata e depois entre a associação de todas elas em série.
d) Repita a experiência com as batatas em paralelo. Constate a igualdade da tensão antes (uma só pilha) e depois (duas ou três pilhas em paralelo). Com o multímetro (e com cuidado para com a escala selecionada) você poderá medir a corrente de curto circuito numa pilha-batata e a total na associação em paralelo. Para essa fase experimental é bom ter um técnico/professor ao lado (para assegurar a vida do multímetro).

5. Batatoímã

Evidentemente, não é a batata que produz magnetismo ou coisa parecida. Nesta experiência, faremos com que a energia elétrica gerada por uma pilha-batata (ou, melhor ainda, uma associação delas) se transforme em magnetismo atraindo pequenos objetos. Faremos um eletroímã movido à batatas!

Como isso funciona?
A energia elétrica gerada por uma pilha-batata pode alimentar um pequeno eletroímã capaz de atrair objetos metálicos, como por exemplo, alfinetes ou limalha de ferro, como se ilustra na Fig. 5. A corrente elétrica circulante pelas espiras enroladas
num preguinho (núcleo) é responsável pelo campo magnético que se concentra no metal e com isso consegue atrair pequenos objetos de certos metais. A intensidade do campo vai depender da corrente gerada (por isso é bom usar uma batateria e não uma única pilha-batata) e da quantidade de espiras do eletroímã.

A montagem:


Fig.5- Eletroímã alimentado por
pilha-batata.

O material:

1 ou mais pilhas-batatas ligadas
   em série
1 prego
1 m de fio de cobre esmaltado
   fino (de # 22 a # 28 servem)
alfinetes, tachinhas, limalha
   de ferro

 

A experiência:
a) Enrole o fio no prego, para formar o eletroímã, usando cerca de 50 cm de fio e as extremidades que sobram (25 cm em cada extremidade) ligue-as aos eletrodos da batata, como se ilustra acima.
b) Aproxime o eletroímã de um objeto de metal (clipe ou preguinho) pendurado por um fio.
c) Observe a atração.

6. Batat-OM (um rádio experimental)

A energia gerada por uma pilha-batata (Batat-) ou diversas delas, ligadas em série, pode alimentar um rádio experimental de ondas médias (OM) = Batat-OM.
Evidentemente, o rádio deve ser de tipo especial que exija pouca intensidade de corrente. Isso significa que se trata de um rádio que usa um fone de ouvido como saída, já que o som será muito baixo (pela própria limitação de energia) e não um alto-falante. Com uma batateria o brinquedinho funciona bem melhor!

Como isso funciona?
O circuito mostrado na Fig.
6 deve usar um transistor de germânio que pode ser obtido de algum rádio transistorizado antigo. Tipos como o 2SB54, 2SB75, 0071 etc., podem ser usados.
A bobina deve ter 100 voltas de fio esmaltado fino, em um bastão de ferrite, com uma tomada entre a trigésima e a quadragésima espira.
O diodo de germânio, que vai detectar os sinais, também pode ser aproveitado de rádios antigos. Tipos como o 1N34 ou 1N60 podem ser usados.
O capacitor de sintonia também pode ser tirado também de um rádio antigo.
Os sinais sintonizados pelo variável passam pelo detector e depois são amplificados pelo transistor.
A energia usada pelo transistor vem da batata.
O fone de ouvido deve ser de alta impedância ou cristal, para que o circuito funcione.
Se for usado um fone de baixa impedância, um transformador como os de saída que existem em rádios transistorizados deve ser previsto. Um técnico em eletrônica poderá lhe fornecer todo esse material ... de graça!

A montagem:


Fig.6- O Batat-OM.

O material:

2SB75 ou qualquer transistor PNP de germânio
1N34 - diodo de germânio
Bobina - ver texto
CV - Variável - ver texto
F - Fone de ouvido de alta impedância
R1 - 470 k
W - resistor - amarelo, violeta, amarelo
R2 - 10 k
W - resistor - marrom, preto, laranja
     - esse resistor é opcional
C1 - 470 nF - capacitor de poliéster ou cerâmico
Pilha-Batata ou batateria, como gerador
   de energia elétrica
A - Antena
T- Terra

 

A experiência:
a) Ligue o receptor (A) a uma boa antena externa, que pode ser um pedaço de fio esticado de pelo menos 10 m de comprimento.
b) Ligue a entrada a um terra (T), que pode ser qualquer objeto de metal em contato com a terra.
c) Alimente o circuito com a pilha-batata, observando a polaridade da ligação (importante!).
d) Sintonize, no variável, a estação desejada.

Evidentemente, existem muito mais projetos que podem ser feitos em torno de uma batata. Convidamos os leitores para que enviem sua sugestão para concorrer a um pacote de batatas chips.
Divirta-se!

 


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