Wie kann ich die gesamte Energie einer AA-Batterie sofort verbrauchen?

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Es würde Spaß machen zu wissen, wie man die gesamte Energieversorgung einer einzelnen AA-Batterie für einen einmaligen Vorgang zieht, z. B. einen großen Funken erzeugen, einen Fotoblitz auslösen oder ein sehr helles Licht.

Welche Art von Elektronik würde benötigt?

upd: Das Entladen des Akkus sollte ein nützliches Gerät mit Strom versorgen (oder ohne Gerät nützlich sein) und nicht nur zum Entladen.

batteries

— user1306322
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Sofort wie unter "Batterie einstecken, Batterie sofort leer" oder "Batterie einstecken, Batterieenergie speichern, Energie sofort verbrauchen"?

— W5VO

Jede Möglichkeit, die gesamte Energie einer Batterie vollständig zu nutzen, reicht aus. Wenn wir es zuerst irgendwo aufbewahren sollten, soll es so sein.

— user1306322

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Eine Warnung an alle, die tatsächlich versuchen möchten, die Leistung einer AA-Batterie mit einem einzigen Funken zu entladen: Sie mögen klein und harmlos erscheinen, aber eine alkalische AA-Batterie enthält ungefähr das Äquivalent der Mündungsenergie eines .458 Magnum. Ein solcher Funken, der 100 ms dauert, ist im Wesentlichen ein 70-kW-Gerät, das irgendwo um 330 V / 220 A läuft. Sei äußerst vorsichtig - es kann dich töten.

— Polynom

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Wenn die Batterie in Brand gesetzt wird, kommt es häufig zu einer Explosion, bei der der größte Teil der Energie der Batterie freigesetzt wird. Dies ist jedoch nur für den visuellen Effekt, die Verschmutzung und mögliche Verletzungen von großem Nutzen.

— Stefan Paul Noack

Die Frage ist mit der gegenwärtigen Technologie ebenso unlösbar wie die Erfassung der Energie im Blitz für nützliche Zwecke. Die Gesetze der Physik schreiben die Anforderungen an die Übertragungsimpedanz vor. Der Pfad und die Last müssen mit der Quelle übereinstimmen. Da die Luftbögen einen Fusionsweg mit negativem Widerstand in Luft aufweisen und alle bekannten Speicherlösungen sowohl einen positiven Widerstand aufweisen als auch eine übermäßige Latenz (Zeitkonstante) aufweisen. Es ist unmöglich. Das Gleiche gilt für Batterien allein aufgrund der Latenzzeitkonstante. Der Beweis ist in Heavside-Gleichungen, die auf Maxwells Gesetzen basieren und fast so lang wie der Beweis von Fermat.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Es gibt keine praktische Möglichkeit, "die gesamte Energie" blitzschnell abzulassen. Sie können es jedoch langsam in eine teure UltraCap mit vielen Farad-Kapazitäten und ein paar mΩ ESR entladen und die UltraCap dann blitzschnell entleeren, um Kupfer zu schweißen.

So funktionieren elektronische Blitzkameras heute, außer dass Sie viele Blitze pro Batterieladung erhalten, wenn Sie nur normale Kappen mit niedrigem ESR verwenden, nicht "UltraCaps".

Ist dies für den Tag von Sir Guy Fox oder nur für eine Lerche, die ein paar Augenbrauen in der Flughafensicherheit hochzieht und in Gitmo landet, oder konkurrieren Sie mit den Schweizern um die Erzeugung eines Higgs-Boson-Partikels?

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Für die Wissenschaft. Wissenschaft macht Spaß.

— user1306322

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Verbrennungen gibt es nicht. Nur weil Mythbusters die Dinge ständig in die Luft jagt, heißt das nicht, dass es Wissenschaft ist. Achtung.

— AngryEE

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Ich glaube nicht, dass Guy Fawkes für seine Bemühungen eine Ritterschaft erhalten hat :)

— MikeJ-UK

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@ MikeJ-UK "Verrat gedeiht nie: Was ist der Grund? Warum, wenn es gedeiht, wagt es niemand, es Verrat zu nennen." - Sir John Harrington (1561–1612)

— Dan spielt am Feuer

Ich muss diesen modernen Actionhelden mit einem anderen "Kerl" verwechselt haben, Sir Guy Fairfax von Steeton

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Wenn Sie einen sehr hohen Strom (viel höher als der Kurzschlussstrom) in den negativen Knoten der Batterie und aus dem positiven Knoten heraus zwingen, können Sie die gesamte darin enthaltene Energie in einer minimalen Zeit, aber in dieser Zeit, entfernen kann nicht Null sein.

Um diesen Strom einspeisen zu können, müssen Sie den Akku als Last behandeln und verkehrt herum an eine Hochspannungsquelle oder (vorzugsweise) eine Hochstromquelle anschließen. Die Batterie wird es jedoch nicht mögen.

Schema 1

Der Innenwiderstand einer Batterie ist nicht begrenzt den Strom. Das wäre nur wahr, wenn die gesamte Spannung, auf die wir Zugriff hatten, die von der Batterie selbst war. Das stimmt aber nicht. Niemand hindert uns daran, eine externe Spannung anzuschließen. Die Frage fragt nach dem schnellsten Weg, um alle mögliche Energie aus einer Batterie zu entfernen.

Im folgenden Beispiel wäre der Kurzschlussstrom der Batterie 1,5 / 0,2 = 7,5 A. Wenn Sie sie verkehrt herum an einen Spannungsgenerator mit (zum Beispiel) 100 V und 0,01 Ohm anschließen, können Sie einen Strom von (100) erzwingen +1,5) / (0,2 + 0,01) = 483 A (in diesem idealen Modell), was viel höher ist als der Kurzschlussstrom.

Schema 2

Wenn Sie die Energie in einer Batterie langsam auf eine Superkappe übertragen und dann schnell die Energie in der Superkappe verbrauchen, wird die Frage nicht beantwortet. Die Frage lautet, wie wir die gesamte Energie einer Batterie (nicht einer Kappe) in einem Augenblick verbrauchen können.

— Telaclavo
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Die Verwendung einer Superkappe ist eine zulässige Lösung - das OP hat dies sogar gesagt (bevor Sie den Absatz über die Superkappe hinzugefügt haben). Sie sagten: "Jeder Weg, die gesamte Energie einer Batterie vollständig zu nutzen, reicht aus. Wenn wir sie zuerst irgendwo aufbewahren sollten, sollte es so sein."

— tcrosley

Ich meinte in der Tat eine praktische Verwendung. Obwohl es auch interessant ist, eine Batterie einfach zu entladen, frage ich mich, wie sie reagieren würde.

— user1306322

Wenn Sie die Kappe ohne Schaltnetzteil aus der Batterie laden, verbrauchen Sie technisch gesehen nur die Hälfte der Energie der Batterie in einem Augenblick.

— Charliehorse55

@tcrosley Dieser Kommentar, den das OP geschrieben hat, stimmt nicht mit seiner Frage überein (weil er impliziert , dass die Energie langsam aus der Batterie entfernt wird). Wenn er wollte, dass sich dieser Kommentar durchsetzt, sollte er die Frage ändern.

— Telaclavo

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Wenn Sie über Ströme von 500 Ampere sprechen, müssen Sie mit einem Elektrochemiker über die Auswirkung der Umwandlung des Elektrolyten in Dampf sprechen. Es wird einen optimalen Punkt geben, an dem der Elektrolyt dampft, gerade als Sie den letzten Erg herausziehen. Darüber hinaus streut die Dampfexplosion die Anode und die Kathode, bevor sie vollständig reagiert. Was oberflächlich betrachtet ein EE-Problem zu sein scheint, ist tatsächlich ein chemisch-elektrodynamisches und thermodynamisches Problem.

— Vince Mulhollon

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Du hast hinzugefügt:

Jede Möglichkeit, die gesamte Energie einer Batterie vollständig zu nutzen, reicht aus.
Wenn wir es zuerst irgendwo aufbewahren sollten, soll es so sein

Das macht es viel einfacher, abhängig von der Effizienz der Umwandlung.
Ein Aufwärtswandler hilft in einigen Fällen, indem er die Batterieausgabe an das Speichersystem überträgt.

Alle folgenden Punkte beruhen auf der Übertragung der Batterieenergie auf ein System, das eine schnelle "Entladung" ermöglicht. Alle sind potenziell nützlich.

Der Tod ist mit all diesen bei gebührender Nachlässigkeit möglich.

Typischerweise stehen etwa 10 kJ Joule Energie zur Verfügung.
Genug, um in allen Fällen zu beschädigen oder zu töten.

Laden Sie eine Superkappe auf. Wenn so viel Batterieenergie auf die Kappe übertragen wird, wie das System zulässt. Entladekappe. Eine sehr große Kappe benötigt. Nicht wirklich praktisch
Verwenden Sie die Elektrolyse von Wasser, um eine Wasserstoff-Sauerstoff-Mischung herzustellen. Mischung entzünden. (Versuchen Sie das nicht zu Hause etc ... !!!). Sehr praktisch und möglicherweise äußerst gefährlich.
Drehen Sie ein Schwungrad mit einem Motor. Wenden Sie das Schwungrad auf "etwas" an. Leicht genug machbar.
Erhitzen Sie ein metallisches Phasenwechselmaterial mit einer PC-Temperatur von> 100 ° C (verschiedene Wismutlegierungen erfüllen diese Spezifikation), damit es sich verflüssigt. Wasser hinzufügen. Sehr machbar. Eine feinteilige Matrix unterstützt die Energieübertragung auf Wasser. Möglicherweise tödlich.

Mehr möglich ...

— Russell McMahon
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Batterien haben Innenwiderstand. Da ihre Ausgangsspannung (für die meisten Absichten und Zwecke) fest ist, haben Sie einen festen maximalen Stromausgang. Die Antwort von Telaclavo deckt eine Situation ab, in der dies nicht zutrifft, aber ich werde Sie durch einen einfachen Kurzschluss der Batterie führen.

Ein typischer Innenwiderstand für eine AA-Batterie liegt bei etwa 0,2 Ω ^[1] . Wenn wir also den Widerstand der Verbindungsdrähte ignorieren, ist es nicht allzu schwierig, den (theoretischen) maximalen Ausgangsstrom zu berechnen. Da wir R und V kennen, können wir I als I = V / R berechnen, daher ist I = 1,5 / 0,2 = 7,5 A maximaler Strom ^[2] .

Ihre durchschnittliche Alkalibatterie liefert unter einer Last von 0,5 A etwa 2000 mAh Saft. Ich kann keine detaillierten Angaben darüber finden, wie lange sie bei Kurzschluss halten, aber es wird nicht weniger als 1/10 dieses Betrags sein. Es dauert also mindestens 90 Sekunden, bis der Akku leer ist.

^Fußnoten:
^{[1] 0,2 Ω ist der Duracell- und Panasonic-Zustand als "Standard" -Internwiderstand für "normale Lasten".}
^{[2] Es sind andere Widerstände beteiligt, und der Innenwiderstand ändert sich, wenn Sie die Batterie belasten. Ich versuche nur, die Dinge hier einfach zu halten.}

— Polynom
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Ich versuche zu verstehen, ob es eine Möglichkeit gibt, ein Gerät aufzuladen, das dann sehr schnell angesammelte Energie freisetzt. Ich denke also, dass ein solches Gerät dann mit einer begrenzten Rate aufgeladen wird, aber wie würde der Akku seine Energie im Laufe der Zeit abgeben (was könnte damit passieren, vorausgesetzt, es handelt sich um ein Einwegnetzteil) und wie sollte das Gerät hergestellt werden?

— user1306322

Die Blitzschaltungen in Einwegkameras verwenden einen Kondensator mit sehr niedrigem ESR, um eine Ladung zu speichern, und entladen diese Energie dann in die Spule eines Transformators, wenn die Taste gedrückt wird, wodurch der Kondensator im Wesentlichen kurzgeschlossen wird. Die Sekundärspule des Transformators ist mit dem Blitz verbunden, der einen sehr schnellen Stromstoß empfängt. Wenn Sie genügend Kondensatoren parallel oder eine sehr teure Superkappe haben, können Sie praktisch die gesamte Batterie entladen und das Gleiche tun.

— Polynom

Aus Sicherheitsgründen haben Sie hier tatsächlich mit viel Energie zu tun. 2000mAh sind 7200 Joule, was ungefähr der Mündungsenergie eines .458 Magnum entspricht. Wenn Sie das in Form eines Funkens (ungefähr 100 ms) entladen, liegt die Leistung in der Größenordnung von 70 kW. Funken laufen normalerweise mit etwa 330 V durch die Luft, Sie sehen also 215A. Das ist mehr als genug, um dich zu töten. Sei sehr sehr vorsichtig.

— Polynom

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Es würde Spaß machen zu wissen, wie man die gesamte Energieversorgung einer einzelnen AA-Batterie für einen einmaligen Betrieb zieht

Pedantisch: Der größte Teil der Energie in Ihrer Batterie ist in den Kernkräften gebunden, die die subatomaren Partikel, aus denen die Atome in Ihrer Batterie bestehen, zusammenbinden. Um die gesamte Energieversorgung freizusetzen, müssen Sie wahrscheinlich auf Kernfusion oder Kernspaltung zurückgreifen.

Unterhaltsame Tatsache: In einem Kilogramm Kohle steckt mehr Energie in den Uranverunreinigungen, als durch Verbrennen dieses Kilogramms Kohle freigesetzt werden kann!

— ObscureRobot
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Etwa 1 kg Uran im Durchschnitt im Boden könnten Sie aus einem 1/4-Morgen-Abschnitt ausheben. In einigen Bereichen viel mehr. Viel weniger bei anderen.

— Russell McMahon

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"Um die gesamte Energieversorgung freizusetzen, müssen Sie wahrscheinlich auf ..." Antimaterie zurückgreifen. Sie werden nicht viel Fusion oder Spaltung aus dem Stahlgehäuse herausholen, aber Antimaterie wird funktionieren. Es gibt einige praktische Probleme bei der Implementierung.

— Vince Mulhollon

Lithiumbatterien haben Lüftungsschlitze, um eine Explosion zu verhindern, wenn die Batterien kurzgeschlossen werden. Das ist eine plötzliche Energiefreisetzung, aber nicht das, was das OP will.

— DanBeale

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Eine AA-Batterie hat einen endlichen Innenwiderstand, der den Strom und damit die Geschwindigkeit begrenzt, mit der Energie entfernt werden kann. Sie könnten versuchen, die Energie in der Batterie im Laufe der Zeit auf einen externen Energiespeicher mit niedriger Impedanz zu übertragen (Superkondensator, Induktor, Schwungrad, Stein auf eine Klippe heben usw.).

— hotpaw2
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Nicht wahr. Der Innenwiderstand begrenzt den Strom nicht. Siehe meine Antwort.

— Telaclavo