איך סוללות עובדות? חלקים, סוגים וטרמינולוגיה (עם תרשים)

ללא סוללות, לא היו טלפונים סלולריים, שעונים, טאבלטים, מכשירי שמיעה, פנסים, מכוניות חשמליות או לווייני תקשורת - והרשימה עוד ארוכה. הסוללה הראשונה הומצאה לפני למעלה מ 200 שנה, ומאז, המכשירים הגאוניים הללו הפכו להיות חיוניים בחיי היומיום שלנו.

במילים פשוטות, סוללה היא כל מכשיר שיכול לספק מקור אנרגיה חשמלי זמני.

במעגל חשמלי סוללות משמשות כמקור כוח על ידי יצירת הפרש פוטנציאלי המניע את זרימת הזרם החשמלי. כאשר הזרם עובר במעגל, הוא מעביר אנרגיה לכל המכשירים המחוברים אליו. במעגל כזה, סוג הזרם שזורם הוא זרם ישר. במילים אחרות, הזרם שזורם הולך לכיוון אחד ורציף.

לעומת זאת, אל הגישה לחשמל שמספק תחנת כוח דרך השקעים בביתכם הוא בצורה של זרם חילופין. סוג זרם זה מתחלף בכיוון עם תדר מסוים על מנת להפעיל מכשירים.

סוללה טיפוסית מורכבת מתא אחד או יותר שיש להם קָטוֹדָה (מסוף חיובי) בקצה אחד ו אָנוֹדָה (מסוף שלילי) בצד השני. תגובות כימיות הכלולות בתוכם גורמות להצטברות מטען חשמלי בטרמינלים, ומייצרות פוטנציאל חשמלי על פני הצמתים באמצעות שחרור אנרגיה כימית.

התגובות הכימיות בסוללה גורמות להצטברות אלקטרונים באנודה. זה יוצר פוטנציאל חשמלי בין הקתודה לאנודה. האלקטרונים רוצים להגיע לקתודה על מנת לנטרל את המטען, אך הם אינם יכולים לעשות זאת על ידי נסיעה בחומר האלקטרוליטי שבתוך הסוללה עצמה. במקום זאת, אלקטרונים זורמים בקלות דרך חוט מוליך המחבר את האנודה לקתודה.

בסופו של דבר, התהליכים הכימיים היוצרים עודפי אלקטרונים באנודה נעצרים, והסוללה מתה. עם סוללות נטענות (הנקראות גם סוללות משניות), עם זאת, ניתן להפוך את התהליך באמצעות חיבור הסוללות למטענים לאחר מותם. טעינת סוללה הופכת את זרימת האלקטרונים באמצעות מקור כוח אחר. התהליכים הכימיים בסוללה מסוגלים להתהפך עקב תוספת אנרגיה זו, והסוללה תוכל שוב להפעיל מעגל בעצמה.

דרך מצוינת להבין טוב יותר כיצד סוללה עובדת היא ליצור סוללה משלך בבית עם לימון, מסמר אבץ ומטבע נחושת, ולהשתמש בה להפעלת נורה קטנה.

הכניס מטבע נחושת לצד אחד של הלימון, והכנס את המסמר המגולוון (מצופה אבץ) לצד השני (וודא ששני הפריטים לא נוגעים בתוך הלימון). המסמר ישמש כאלקטרודה החיובית (קתודה), והמטבע יהיה האלקטרודה השלילית (אנודה). מיץ הלימון משמש האלקטרוליט. לאחר מכן תוכל לחבר מד מתח על סוללת הלימון שלך כדי לראות כמה מתח הוא יוצר. במידת הצורך, ניתן לחבר כמה סוללות לימון בסדרה כדי ליצור מספיק מתח להפעלת נורה קטנה.

הסוללות מגיעות בכל צורות, גדלים, קומפוזיציות ומתחים שונים. כמה מהסוגים הנפוצים ביותר הם:

• סוללות נטענות המשמשות במכשירים אלקטרוניים ביתיים נפוצים. אלה כוללים סוללות ליתיום-יון, קדמיום ניקל והידריד ניקל (NiMH). שמות הסוללות מציינים את האלקטרוליטים שהם מכילים.
• סוללות עופרת הן גם נטענות, אך הן משמשות ליישומים כבדים יותר (כמו מצברים לרכב, למשל).
• סוללות שאינן נטענות בדרך כלל כוללות סוללות אלקליין או סוללות אבץ פחמן תאיות.