ما هو الجهد في البطارية؟

هناك العديد من أنواع البطاريات المختلفة ، ومعظمها لها جهود مختلفة ، تتراوح من بطاريات 1.5 فولت AA إلى بطارية السيارة الشائعة 12 فولت. ومع ذلك ، لا يعرف الكثير من الناس بالضبط ما يشير إليه مصطلح "الجهد".

يشير مصطلح "الجهد" في البطارية إلى الفرق في الجهد الكهربائي بين الأطراف الموجبة والسالبة للبطارية. يؤدي الاختلاف الأكبر في الجهد إلى زيادة الجهد.

الجهد الكهربي يعني الفرق في الشحنة بين نقطتين - في هذه الحالة ، طرفي البطارية. أحدهما موجب الشحنة والآخر سالب الشحنة. الشحنة السالبة تعني ببساطة وجود فائض من الجسيمات سالبة الشحنة ، أو الإلكترونات ، على الطرف ، في حين أن الطرف الموجب الشحنة يفتقر إلى تلك الإلكترونات. يمنع الفصل المادي للمحطتين الإلكترونات من الانتقال من الطرف المشحون سالبًا إلى الطرف المشحون إيجابياً. بمجرد توصيل المحطتين ، عبر دائرة ، على سبيل المثال ، تكون الإلكترونات حرة في السفر على طول مسار الدائرة ، والانتقال من القطب السالب إلى القطب الموجب. تسمى حركة الإلكترونات هذه التيار الكهربائي ، والذي يقاس بالأمبير أو أمبير.

سميت وحدة الجهد الكهربائي ، الفولت ، على شرف أليساندرو فولتا ، الفيزيائي الذي يُنسب إليه الفضل في اختراع أول خلية كهروكيميائية في عام 1800. تتكون خليته من قطب كهربي من الزنك والنحاس مغمور في محلول إلكتروليتي من الملح والماء. كما قام بتعميم التيار الكهربائي ، وهو آلة يمكن أن تنتج كميات كبيرة من الشحنة الساكنة. ومع ذلك ، لم يخترعه ، رغم أنه غالبًا ما يُنسب إليه الفضل في ذلك. قام نابليون بونابرت بإحصاء فولتا في عام 1810 ، وسميت إحدى وحدات الكهرباء في النظام الدولي ، الفولت ، باسمه في عام 1881.

نظرًا لكونه فرقًا في الجهد الكهربائي وليس مقدارًا من التيار الكهربائي ، فإن الجهد العالي ليس بالضرورة خطيرًا ، في حين أن التيار العالي يمكن أن يكون كذلك. عند مناقشة الكهرباء ، غالبًا ما يتم استخدام تشبيه خرطوم المياه. في هذا القياس ، يتم تشبيه الجهد باختلاف ضغط الماء - سيؤدي اختلاف الضغط المرتفع إلى تدفق إلكترون أسرع. يصف التيار ، المقاس بالأمبير ، مدى سرعة انتقال حجم معين من الإلكترونات بعد نقطة معينة في الدائرة. قد تحتوي معظم البطاريات المتوفرة في السوق على جهد كهربائي مرتفع ، لكن التيار المتاح يعتمد على الدائرة التي تستخدم فيها البطارية ، وليس على البطارية نفسها.

مع تقدم تقنية البطارية ، أصبحت الأجهزة التي تعمل على طاقة البطارية أصغر حجمًا وأكثر قوة. على سبيل المثال ، سمح الاستخدام الواسع لبطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) للهواتف المحمولة بأن تصبح أصغر بشكل كبير من أسلافها ، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض نسبة الطاقة إلى الوزن. في هذه البطاريات ، يتحرك أيون الليثيوم في اتجاه واحد بين الأنود والكاثود أثناء التفريغ ، والآخر أثناء إعادة الشحن.

ظهرت تويوتا بريوس ، وهي سيارة هجينة شهيرة ، في السوق باستخدام بطاريات هيدريد النيكل والمعدن (Ni-MH). سيكون الجيل التالي من البطاريات ، المتوفر في أواخر عام 2009 ، من الليثيوم أيون أيضًا نظرًا لمزاياها على حزمة بطارية Ni-MH.

يتراوح الجهد الكهربائي للبطاريات من بضعة أجزاء من مئات الفولت إلى عدة مئات من الفولتات ، اعتمادًا على حجم البطارية والمواد التي صنعت منها. إنها طريقة ممتازة لتشغيل أشكال مختلفة من الأجهزة ، بغض النظر عن متطلبات الجهد لهذه الأجهزة.