Che cos'è la tensione in una batteria?

Esistono molti tipi diversi di batterie e la maggior parte ha voltaggi diversi, che vanno dalle batterie AA da 1,5 volt alla comune batteria per auto da 12 volt. Molte persone, tuttavia, non sanno esattamente a cosa si riferisce il termine "tensione".

Il termine "tensione" in una batteria si riferisce alla differenza di potenziale elettrico tra i terminali positivo e negativo di una batteria. Una maggiore differenza di potenziale si traduce in una maggiore tensione.

Per potenziale elettrico si intende la differenza di carica tra due punti, in questo caso i due terminali di una batteria. Uno è caricato positivamente e l'altro è caricato negativamente. Una carica negativa significa semplicemente che c'è un eccesso di particelle cariche negativamente, o elettroni, sul terminale, mentre un terminale con carica positiva ha una mancanza di quegli elettroni. La separazione fisica dei due terminali impedisce agli elettroni di viaggiare dal terminale caricato negativamente a quello caricato positivamente. Una volta collegati i due terminali, ad esempio tramite un circuito, gli elettroni sono liberi di viaggiare lungo il percorso del circuito, passando dall'elettrodo negativo a quello positivo. Questo movimento degli elettroni è chiamato corrente elettrica, che viene misurata in ampere o ampere.

L'unità di misura del potenziale elettrico, il volt, prende il nome da Alessandro Volta, fisico a cui si deve l'invenzione della prima cella elettrochimica nel 1800. La sua cella era costituita da un elettrodo di zinco e di rame immerso in una soluzione elettrolitica di sale e acqua. Ha anche reso popolare l'elettroforo, una macchina in grado di produrre grandi quantità di carica statica. Tuttavia, non l'ha inventato, sebbene gli venga spesso attribuito il merito di averlo fatto. Volta fu nominato conte da Napoleone Bonaparte nel 1810, e una delle unità di misura dell'elettricità del SI, il volt, gli prese il nome nel 1881.

Poiché è una differenza di potenziale elettrico piuttosto che una quantità di corrente elettrica, l'alta tensione non è necessariamente pericolosa, mentre l'alta corrente può esserlo. Quando si parla di elettricità, viene spesso utilizzata l'analogia di un tubo dell'acqua. In questa analogia, la tensione è paragonata alla differenza di pressione dell'acqua: un'elevata differenza di pressione risulterà in un flusso di elettroni più veloce. La corrente, misurata in ampere, descrive la velocità con cui un dato volume di elettroni viaggia oltre un certo punto del circuito. La maggior parte delle batterie disponibili sul mercato può avere tensioni elevate, ma l'amperaggio disponibile dipende dal circuito in cui viene utilizzata la batteria, non dalla batteria stessa.

Con l'avanzare della tecnologia delle batterie, i dispositivi alimentati a batteria sono diventati più piccoli e più potenti. L'uso diffuso di batterie agli ioni di litio (Li-ion), ad esempio, ha permesso ai telefoni cellulari di diventare esponenzialmente più piccoli dei loro antenati, principalmente a causa del loro basso rapporto potenza-peso. In queste batterie, uno ione di litio si muove in una direzione tra l'anodo e il catodo durante la scarica e nell'altra durante la ricarica.

La Toyota Prius, una popolare automobile ibrida, ha debuttato sul mercato utilizzando batterie al nichel-idruro metallico (Ni-MH). La prossima generazione di batterie, disponibile alla fine del 2009, sarà anch'essa agli ioni di litio grazie ai vantaggi rispetto al pacco batterie Ni-MH.

Le batterie variano in tensione da pochi centesimi di volt a molte centinaia di volt, a seconda sia delle dimensioni della batteria che dei materiali di cui è composta. Sono un modo eccellente per alimentare varie forme di dispositivi, indipendentemente dai requisiti di tensione di tali dispositivi.