Uden batterier ville der ikke være nogen mobiltelefoner, ure, tablets, høreapparater, lommelygter, elbiler eller kommunikationssatellitter - og listen fortsætter. Det første batteri blev opfundet for over 200 år siden, og lige siden er disse geniale enheder blevet uundværlige i vores daglige liv.
Hvad er et batteri?
Kort sagt er et batteri en hvilken som helst enhed, der kan levere en bærbar midlertidig kilde til elektrisk energi.
I et elektrisk kredsløb fungerer batterier som en strømkilde ved at skabe en potentiel forskel, der driver strømmen af elektrisk strøm. Når strømmen passerer gennem kredsløbet, overfører den energi til alle enheder, der er tilsluttet det. I et sådant kredsløb er strømtypen, der strømmer, jævnstrøm. Med andre ord går strømmen, der strømmer, i en kontinuerlig retning.
Omvendt får du adgang til strøm fra et kraftværk via stikkontakterne i dit hjem og er i form af vekselstrøm. Denne type strøm skifter retning med en bestemt frekvens for at kunne drive enheder.
Sådan fungerer batterier
Et typisk batteri består af en eller flere celler, der har en katode (positiv terminal) i den ene ende og en anode (negativ terminal) i den anden ende. Kemiske reaktioner indeholdt inde i forårsager en ophobning af elektrisk ladning ved terminalerne, hvilket producerer et elektrisk potential på tværs af knudepunkterne via frigivelse af kemisk energi.
De kemiske reaktioner i batteriet forårsager elektronophobning ved anoden. Dette skaber et elektrisk potentiale mellem katoden og anoden. Elektronerne ønsker at komme til katoden for at neutralisere opladningen, men de kan ikke gøre det ved at rejse gennem det elektrolytiske materiale inde i selve batteriet. I stedet strømmer elektroner let gennem en ledende ledning, der forbinder anoden til katoden.
Til sidst stopper de kemiske processer, der skaber overskud af elektroner i anoden, og batteriet dør. Med genopladelige batterier (også kaldet sekundære batterier) kan denne proces imidlertid vendes ved at slutte batterierne til batteriopladere, når de dør. Genopladning af et batteri vender strømmen af elektroner ved hjælp af en anden strømkilde. De kemiske processer i batteriet er i stand til at vende på grund af denne ekstra energi, og batteriet vil igen være i stand til at drive et kredsløb alene.
Opret dit eget citronbatteri!
En fremragende måde at bedre forstå, hvordan et batteri fungerer, er at oprette dit eget batteri derhjemme med en citron, et zinkspik og en kobbermønt og bruge det til at drive en lille pære.
Sæt en kobbermønt i den ene side af citronen, og indsæt den galvaniserede (zinkbelagte) søm i den anden side (sørg for, at de to ting ikke rører inde i citronen). Neglen fungerer som den positive elektrode (katode), og mønten vil være den negative elektrode (anode). Citronsaften fungerer som elektrolyt. Du kan derefter forbinde et voltmeter på tværs af dit citronbatteri for at se, hvor meget spænding det skaber. Om nødvendigt kan du tilslutte flere citronbatterier i serie for at skabe nok spænding til at drive en lille pære.
Forskellige typer batterier
Batterier findes i alle forskellige former, størrelser, sammensætninger og spændinger. Nogle af de mest almindelige typer er:
- Genopladelige batterier, der bruges i almindelige elektroniske husholdningsapparater. Disse inkluderer lithium-ion batterier, nikkel cadmium og nikkel metalhydrid (NiMH). Navnene på batterierne angiver de elektrolytter, de indeholder.
- Blybatterier er også genopladelige, men de bruges til mere tunge applikationer (f.eks. Bilbatterier).
- Batterier, der ikke typisk er genopladelige, inkluderer alkaliske batterier eller zink-kul-batterier med tør celle.