Что такое батарейки и как они работают?
Никто не станет спорить с тем, что изобретение батареи привело к определенному техническому прорыву в современном мире. Алессандро Вольта, итальянский ученый, начиная в 1799 году работу над разработкой первого гальванического элемента, использовал тот факт, что электрический заряд может перемещаться между различными веществами.
Существуют различные схемы изготовления батареи, однако их основной принцип действия и конструкции является неизменным в любой из этих версий. Каждая имеет два электрода. Анод, передающий отрицательно заряженные частицы-электроны, а второй - катод. Когда их соединят в один контур, электроны придут в движение и возникнет ток.
Человек использует его для различных целей - освещения помещений или для чистки зубов электрической щеткой.
В чем заключается работа батареи?
Обычного движения электронов и перемещения их из одной субстанции в другую недостаточно. Как мы знаем из уроков физики, одноименные заряды отталкиваются, поэтому определенное количество электронов, накопленных на катоде, делает невозможным присоединение последующих.
Поэтому, чтобы все работало правильно, внутри батареи происходит процесс выравнивания зарядов, так как положительные ионы перемещаются от анода к катоду через электролит (жидкий, гелевый или твердый). Именно благодаря электролиту аккумулятор может работать - в нем движутся положительные ионы, тогда как по внешней стороне проходят электроны. Для зарядки аккумуляторов от сети переменного тока используются понижающие трансформаторы 220-220 Вольт. Они снижают величину переменного тока до необходимого уровня, затем специальное выпрямительное устройство делает из переменного тока постоянное, уже пригодным для зарядки аккумулятора.
К примеру, литий-ионные батареи, которые используются для питания ноутбуков и мобильных телефонов, имеют графитовый анод. Он покрыт атомами лития, а катод изготовлен из вещества, создаваемого на базе этого химического элемента. Когда аккумулятор работает, электроны из атомов лития от анода достигают катода через внешний контур. После отдачи электронов атомы лития обретают положительный заряд, поэтому притягивают электроны, которые собираются на катоде.
Они перемещаются туда благодаря тому, что могут проходить через электролит. Тот факт, что ионы двигаются, приводит к нарушению баланса зарядов и способствует дальнейшему процессу течения электрического тока - по крайней мере, до тех пор, пока хватит лития на аноде.
Зарядка аккумулятора - что это?
Зарядка аккумулятора – обратный процесс. Электрическое напряжение, которое подается к электродам, приводит к тому, что электроны и ионы лития движутся в сторону графита. Этот процесс вызывает накопление энергии.
Пока Вольта проектировал первую батарею, он пытался скопировать работу органов некоторых рыб. Они способны вырабатывать электрический ток. Скорее всего, ученый использовал метод проб и ошибок, в конечном счете, создав желаемую батарею. Предполагается, что Вольта не знал о движении положительных зарядов по внешнему контуру.
Да, действительно, прошло целых 100 лет, прежде чем ученые достигли единого мнения о принципе работы аккумулятора…
Интересное видео о работе батареек: Гальванические элементы
Раритет: Батарейки советского производства
