Baterijos veikimo principas

Kaip veikia sieninis laikrodis, televizoriaus nuotolinio valdymo pultas ar radijo bangomis valdomas vaikiškas žaislas? Dauguma žmonių nedvejodami atsakys „iš baterijų“ ir iš esmės bus teisūs. Tačiau vargu ar kuris nors iš jų sugebės pasakyti, kaip tiksliai nešiojamasis akumuliatorius yra patrigubintas, kaip jis veikia ir be kurio būtų neįmanomas visas elektros srovės perdavimo iš akumuliatoriaus į galutinį vartotoją procesas. Užpildykime šią erzinančią žinių spragą.

Baterijos veikimo principas

Norėdami suprasti įprastos AA baterijos veikimo principą, turite turėti bendrą supratimą apie jo struktūrą. Taigi, bet kuri baterija susideda iš trijų pagrindinių elementų - anodo, katodo ir elektrolito. Be to, pastarasis gali turėti beveik bet kokią agregacijos būseną: katodas ir anodas, patalpinti į druskos tirpalą, iš esmės taip pat yra „baterija“, tik tokia forma, kuri yra neįprasta paprastam žmogui.

Įdomus! Vadinamoji „voltinė kolonėlė“, kurią išrado Alessandro Volta, taip pat turėjo visus elementus, reikalingus elektros srovei gaminti. Jį sudarė viena ant kitos sukrautos cinko ir vario plokštės, tarp kurių kaip „sluoksnis“ buvo dedamas rūgštyje suvilgytas audinys.

Anodas tokiose sistemose yra pagrindinis elektronų šaltinis, kurie, kaip žinome iš mokyklos fizikos kurso, turi neigiamą krūvį.Neigiamą krūvį turinčios dalelės pritraukiamos prie teigiamų, o šiuo atveju katodo paviršius veikia kaip „pliusas“.

Tačiau to nepakanka, kad atsirastų elektros srovė, nes elektronams reikia ir savotiško „greitkelio“ – terpės, kuri palaikytų katodo ir anodo sąveiką. Būtent čia „scenoje“ atsiranda elektrolitas - druska, šarmas ar rūgštis, galinti praleisti srovę.

Pažiūrėkime į veikimo principą naudodami konkretų pavyzdį: yra 18 voltų akumuliatorius. Įtampa tarp jame esančių elektrodų yra stabili, kol ji nėra prijungta prie tinklo. Kai tik pasirodo vartotojas (pavyzdžiui, įprasta lemputė), įtampa palaipsniui pradeda mažėti, srovė iš „neigiamo“ elektrodo pradeda tekėti į „teigiamą“, o elektrolite vyksta cheminė reakcija, kurios tikslas išlaikant potencialų skirtumą tarp elektrodų.

Nuoroda. Kuo daugiau energijos reikalauja vartotojas, tuo intensyvesnė reakcija akumuliatoriaus viduje ir tuo greičiau jis suges.

Kaip veikia įkraunama baterija, kuo ji skiriasi nuo įprastos

Taigi, pažvelgėme į klasikines „pirštų“ ir „mažojo piršto“ baterijas ir žinome, kad daugumos jų tarnavimo laikas yra griežtai ribotas (kad ir ką sakytų žinomi gamintojai). Tačiau ką daryti su vadinamosiomis baterijomis – baterijų tipo baterijomis, kurios reakcijos proceso metu gali ne tik suvartoti energiją, bet ir ją kaupti bei saugoti ilgą laiką?

Norint suprasti akumuliatoriaus veikimo principą, reikia atsigręžti į chemiją. Paimkime kaip pavyzdį... Įprastą anglių ugnį.Kad ir kaip gražiai ir žavingai atrodytų liepsna, bet kuris ją stebintis chemikas žino, kad šis procesas yra tik ilgalaikė kuro oksidacijos reakcija. Deganti anglis sąveikauja su deguonimi ir dėl šios reakcijos gauname:

• anglies dioksidas;
• šviesa;
• šiltas.

Ir jei paskutiniai du taškai pajėgūs sušildyti sielą ir kūną, tai anglies dvideginio jokiu būdu negalime naudoti, nes tai yra šalutinis reakcijos produktas, kuris, tiesą sakant, yra jo atliekos. Oksidacijos reakcija sustoja, kai baigiasi pradiniai elementai: deguonis ir anglis. Reakcijos stabdymas akumuliatoriuje vyksta lygiai taip pat, kai pradinės medžiagos visiškai išsenka ir lieka tik „atliekos“.

Baterijoje viskas vyksta šiek tiek kitaip. Faktas yra tas, kad joje vykstanti reakcija priklauso grįžtamųjų kategorijai, tai yra, tam tikromis sąlygomis ji gali būti „atšaukta“, grąžinant visas medžiagas į pradinę būseną. Tai yra galimybė, kad akumuliatoriuje įvyks grįžtama reakcija, leidžianti jį įkrauti.

Prie tinklo prijungtame akumuliatoriuje reakcija vyksta priešinga kryptimi, o srovė teka iš „pliuso“ į „minusą“, o ne atvirkščiai. Dėl to reakcijos produktas sudaro pradines medžiagas, o akumuliatoriaus savininkas turimą „atkurtą“ energiją gauna nešiojamu formatu. Tai viskas!