Устройство и работа батарейки

Гальванический элемент или батарейка — это простейший источник электричества, который работает на принципах химического взаимодействия определенных веществ друг с другом. Она была изобретена ученым Алессандро Вольта, но последние данные из раскопок древних фараонов дают основания полагать, что гальванические элементы были известны человеку уже не одну тысячу лет. И так давайте попытаемся понять, как все же работает гальванический элемент и разберем устройство батарейки.

Устройство батарейки. Самый простой вариант

Устройство батарейки

Предположим, у нас имеется стеклянный сосуд, а в него налит раствор серной кислота и опущен цинковый стержень. Так как на поверхности пластины имеются положительно заряженные ионы цинка, то в растворе кислоты вокруг стержня концентрируются отрицательные ионы раствора. Силы притяжения раствора отрывают ионы цинка. В итоге цинковый стержень приобретает отрицательный потенциал, а раствор положительный. А как мы уже знаем разность потенциалов - это напряжение. Итак, при контакте металла и кислотного раствора на границе появляется электрическое поле. В момент образования его и происходит превращение химической энергии в электрическую.

Устройство батарейки Вольта

Элемент Александро Вольта состоит из двух различных пластин меди и цинка, помещенных в слабый раствор серной кислоты. Медная пластина которого плюс, а цинковая соответственно минус, с некоторой разность потенциала. Нужно сказать, что это вырабатываемое ЭДС гальванического источника, полностью зависит от материала и от происходящих химических процессов.

Изобретатель Александро Вольта поместил в банку с кислотой медную и цинковую пластинки, а затем соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться в растворе, а на медной появились пузырьки газа - водорода. "Вольтов столб" - представляет из себя слоеный пирог из соединенных между собой пластинок цинка, меди и сукна, пропитанных серной кислотой и сложенных друг на друга в определенной последовательности.

Подсоединив гальванический элемент к нагрузке, мы косвенно видим как электроны с цинкового электрода перетекают на медный, тем самым нарушая равновесие. В итоге на медной пластине начнет, выделятся водород. Это образование водорода весьма отрицательно влияет на работу гальванического элемента, т.к они создают барьер между границей меди и раствора. И это явление в физике называется поляризация.

Для борьбы с эффектом поляризации был открыт другой принцип устройство батарейки. Его назвали в честь первооткрывателя - элемент Лекланше. В сосуд с раствором нашатыря, слегка разбавленного водой помещены два стержня цинковый и графитовый, последний имеет вокруг себя слой двуокиси марганца, задача которого как раз поглощения нежелательного водорода.

В результате эффективность гальванический элемент существенно возрастает. Именно по этому принципу и изготавливаются большинство имеющихся батареек. Отличия заключаются лишь в применяемых веществах и материалах. Так как именно это отличие и закладывает специфические параметры и характеристики гальванических элементов. Например, одни растрачивать свой заряд постепенно и при этом их ЭДС, так же будет, снижаться, а другие наоборот более равномерно отдают энергию и лишь в самый последний момент резко теряют заряд.

Сегодня существует огромное количество различных типов гальванических элементов: Марганцево - цинковый, Марганцево - оловянный, Марганцево - магниевый, Свинцово - цинковый, Свинцово - кадмиевый, Свинцово - хлорный, Хром - цинковый, Окисно - ртутно-оловянный, Ртутно - цинковый, Ртутно - кадмиевый и т.п. Кроме химического состава, гальванические элементы также отличаются размерами и емкостью заряда.

Как проверить батарейку

Конечно, есть много способов убедится в исправности батареек, например поменять их заведомо рабочими, но иногда в домашних припасах обнаруживается целые залежи батареек и не понятно, что с ними делать, насколько надежны они в работе, не откажет ли наша любимая мыльница в самый неподходящий момент. Поэтому если у вас есть хотя бы тестер или мультиметр, рекомендую сделать отбраковку ненадежных элементов питания

Типы батареек

Каждый современный человек периодически сталкивался с вопросами замены батарейки и раз уж вы попали на эту страницу, значит у вас возникли сомнения в правильности выбора того или иного выбора элемента питания. В рамках данной статьи мы разложим все популярные стандарты актуальных батареек по типам и видам.