Χωρίς μπαταρίες, δεν θα υπήρχαν κινητά τηλέφωνα, ρολόγια, tablet, ακουστικά βαρηκοΐας, φακοί, ηλεκτρικά αυτοκίνητα ή δορυφόροι επικοινωνίας - και η λίστα συνεχίζεται. Η πρώτη μπαταρία εφευρέθηκε πριν από 200 χρόνια και έκτοτε, αυτές οι έξυπνες συσκευές έχουν καταστεί απαραίτητες στην καθημερινή μας ζωή.
Τι είναι η μπαταρία;
Με απλά λόγια, μια μπαταρία είναι οποιαδήποτε συσκευή που μπορεί να παρέχει μια φορητή προσωρινή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, οι μπαταρίες χρησιμεύουν ως πηγή ισχύος δημιουργώντας μια πιθανή διαφορά που οδηγεί τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Καθώς το ρεύμα περνά μέσα από το κύκλωμα, μεταφέρει ενέργεια σε όλες τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες σε αυτό. Σε ένα τέτοιο κύκλωμα, ο τύπος ρεύματος που ρέει είναι συνεχές ρεύμα. Με άλλα λόγια, το ρεύμα που ρέει πηγαίνει σε μία, συνεχή κατεύθυνση.
Αντιστρόφως, η τροφοδοσία που παρέχεται από μια μονάδα παραγωγής ενέργειας είναι προσβάσιμη μέσω των καταστημάτων στο σπίτι σας και έχει τη μορφή εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτός ο τύπος ρεύματος εναλλάσσεται κατεύθυνση με μια συγκεκριμένη συχνότητα για την τροφοδοσία συσκευών.
Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες
Μια τυπική μπαταρία αποτελείται από ένα ή περισσότερα κελιά που έχουν κάθοδος (θετικό τερματικό) στο ένα άκρο και ένα άνοδος (αρνητικό τερματικό) στο άλλο άκρο. Οι χημικές αντιδράσεις που περιέχονται μέσα προκαλούν συσσώρευση ηλεκτρικού φορτίου στους ακροδέκτες, παράγοντας ηλεκτρικό δυναμικό στους κόμβους μέσω της απελευθέρωσης χημικής ενέργειας.
Οι χημικές αντιδράσεις στην μπαταρία προκαλούν συσσώρευση ηλεκτρονίων στην άνοδο. Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ της καθόδου και της ανόδου. Τα ηλεκτρόνια θέλουν να φτάσουν στην κάθοδο για να εξουδετερώσουν τη φόρτιση, αλλά δεν μπορούν να το κάνουν ταξιδεύοντας μέσω του ηλεκτρολυτικού υλικού μέσα στην ίδια την μπαταρία. Αντ 'αυτού, τα ηλεκτρόνια ρέουν εύκολα μέσω ενός αγώγιμου σύρματος που συνδέει την άνοδο με την κάθοδο.
Τελικά, οι χημικές διεργασίες που δημιουργούν το πλεόνασμα ηλεκτρονίων στην άνοδο σταματούν και η μπαταρία πεθαίνει. Με επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (ονομάζονται επίσης δευτερεύουσες μπαταρίες), ωστόσο, αυτή η διαδικασία μπορεί να αντιστραφεί συνδέοντας τις μπαταρίες με φορτιστές μπαταριών μετά τη θανάτωσή τους. Η επαναφόρτιση μιας μπαταρίας αντιστρέφει τη ροή των ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας μια άλλη πηγή ισχύος. Οι χημικές διεργασίες της μπαταρίας μπορούν να αντιστραφούν λόγω αυτής της προστιθέμενης ενέργειας και η μπαταρία θα μπορεί και πάλι να τροφοδοτήσει ένα κύκλωμα από μόνη της.
Δημιουργήστε τη δική σας μπαταρία λεμονιού!
Ένας εξαιρετικός τρόπος για να κατανοήσετε καλύτερα πώς λειτουργεί μια μπαταρία είναι να δημιουργήσετε τη δική σας μπαταρία στο σπίτι με ένα λεμόνι, ένα καρφί ψευδάργυρου και ένα χάλκινο νόμισμα και να το χρησιμοποιήσετε για να τροφοδοτήσετε μια μικρή λάμπα.
Εισαγάγετε ένα χάλκινο νόμισμα στη μία πλευρά του λεμονιού και εισάγετε το γαλβανισμένο καρφί (επικαλυμμένο με ψευδάργυρο) στην άλλη πλευρά (βεβαιωθείτε ότι τα δύο είδη δεν αγγίζουν μέσα στο λεμόνι) Το καρφί θα χρησιμεύσει ως θετικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) και το νόμισμα θα είναι το αρνητικό ηλεκτρόδιο (άνοδος). Ο χυμός λεμονιού χρησιμεύει ως ηλεκτρολύτης. Στη συνέχεια, μπορείτε να συνδέσετε ένα βολτόμετρο στην μπαταρία του λεμονιού σας για να δείτε πόση τάση δημιουργεί. Εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να συνδέσετε πολλές μπαταρίες λεμονιού σε σειρά για να δημιουργήσετε αρκετή τάση για να τροφοδοτήσετε έναν μικρό λαμπτήρα.
Διαφορετικοί τύποι μπαταριών
Οι μπαταρίες διατίθενται σε όλα τα διαφορετικά σχήματα, μεγέθη, συνθέσεις και τάσεις. Μερικοί από τους πιο συνηθισμένους τύπους είναι:
- Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε κοινές οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές. Αυτές περιλαμβάνουν μπαταρίες ιόντων λιθίου, κάδμιο νικελίου και υδρίδιο νικελίου μετάλλου (NiMH). Τα ονόματα των μπαταριών υποδεικνύουν τους ηλεκτρολύτες που περιέχουν.
- Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος είναι επίσης επαναφορτιζόμενες, αλλά χρησιμοποιούνται για πιο βαριές εφαρμογές (για παράδειγμα, ως μπαταρίες αυτοκινήτου).
- Οι μπαταρίες που δεν είναι συνήθως επαναφορτιζόμενες περιλαμβάνουν αλκαλικές μπαταρίες ή μπαταρίες ψευδαργύρου-άνθρακα ξηρών κυψελών.