Senza batterie, non ci sarebbero telefoni cellulari, orologi, tablet, apparecchi acustici, torce elettriche, auto elettriche o satelliti di comunicazione – e l'elenco potrebbe continuare. La prima batteria è stata inventata oltre 200 anni fa e da allora questi ingegnosi dispositivi sono diventati indispensabili nella nostra vita quotidiana.
Che cos'è una batteria?
In parole povere, una batteria è qualsiasi dispositivo in grado di fornire una fonte temporanea di energia elettrica portatile.
In un circuito elettrico, le batterie fungono da fonte di alimentazione creando una differenza di potenziale che guida il flusso di corrente elettrica. Quando la corrente passa attraverso il circuito, trasferisce energia a tutti i dispositivi ad esso collegati. In un tale circuito, il tipo di corrente che scorre è la corrente continua. In altre parole, la corrente che scorre va in una direzione continua.
Al contrario, l'energia fornita da una centrale elettrica è accessibile tramite le prese di casa ed è sotto forma di corrente alternata. Questo tipo di corrente alterna la direzione con una certa frequenza per alimentare i dispositivi.
Come funzionano le batterie
Una tipica batteria è composta da una o più celle che hanno un catodo (terminale positivo) su un'estremità e un anodo (terminale negativo) sull'altra estremità. Le reazioni chimiche contenute all'interno provocano un accumulo di carica elettrica ai terminali, producendo un potenziale elettrico attraverso i nodi tramite il rilascio di energia chimica.
Le reazioni chimiche nella batteria causano l'accumulo di elettroni all'anodo. Questo crea un potenziale elettrico tra il catodo e l'anodo. Gli elettroni vogliono arrivare al catodo per neutralizzare la carica, ma non possono farlo viaggiando attraverso il materiale elettrolitico all'interno della batteria stessa. Invece, gli elettroni fluiscono facilmente attraverso un filo conduttore che collega l'anodo al catodo.
Alla fine, i processi chimici che creano l'eccesso di elettroni nell'anodo si fermano e la batteria muore. Con le batterie ricaricabili (chiamate anche batterie secondarie), tuttavia, questo processo può essere invertito collegando le batterie ai caricabatterie dopo che si sono esaurite. La ricarica di una batteria inverte il flusso di elettroni utilizzando un'altra fonte di alimentazione. I processi chimici nella batteria sono in grado di invertire a causa di questa energia aggiunta, e la batteria sarà ancora una volta in grado di alimentare un circuito da sola.
Crea la tua batteria al limone!
Un ottimo modo per capire meglio come funziona una batteria è creare la propria batteria in casa con un limone, un chiodo di zinco e una moneta di rame, e usarla per alimentare una piccola lampadina.
Inserisci una moneta di rame in un lato del limone e inserisci il chiodo zincato (rivestito di zinco) nell'altro lato (assicurandoti che i due elementi non si tocchino all'interno del limone). Il chiodo fungerà da elettrodo positivo (catodo) e la moneta sarà l'elettrodo negativo (anodo). Il succo di limone funge da elettrolita. Puoi quindi collegare un voltmetro alla batteria al limone per vedere quanta tensione crea. Se necessario, puoi collegare diverse batterie al limone in serie per creare una tensione sufficiente per alimentare una piccola lampadina.
Diversi tipi di batterie
Le batterie sono disponibili in tutte le diverse forme, dimensioni, composizioni e tensioni. Alcuni dei tipi più comuni sono:
- Batterie ricaricabili utilizzate nei comuni dispositivi elettronici domestici. Questi includono batterie agli ioni di litio, nichel cadmio e nichel idruro metallico (NiMH). I nomi delle batterie indicano gli elettroliti che contengono.
- Anche le batterie al piombo sono ricaricabili, ma vengono utilizzate per applicazioni più gravose (come le batterie per auto, ad esempio).
- Le batterie che in genere non sono ricaricabili includono batterie alcaline o batterie zinco-carbone a celle a secco.
