電池がなければ、携帯電話、時計、タブレット、補聴器、懐中電灯、電気自動車、通信衛星はありません。リストは続きます。 最初のバッテリーは200年以上前に発明され、それ以来、これらの独創的なデバイスは私たちの日常生活に欠かせないものになっています。
バッテリーとは何ですか？
簡単に言えば、バッテリーは、携帯用の一時的な電気エネルギー源を提供できるデバイスです。
電気回路では、バッテリーは電流の流れを駆動する電位差を作り出すことによって電源として機能します。 電流が回路を通過すると、回路に接続されているすべてのデバイスにエネルギーが転送されます。 このような回路では、流れる電流の種類は直流です。 言い換えれば、流れる電流は一方向に連続して流れます。
逆に、発電所から供給される電力は、自宅のコンセントからアクセスされ、交流の形で供給されます。 このタイプの電流は、デバイスに電力を供給するために特定の周波数で方向を変えます。
電池のしくみ
一般的なバッテリーは、 陰極 （プラス端子）一方の端と アノード （負の端子）もう一方の端。 中に含まれる化学反応は、端子に電荷の蓄積を引き起こし、化学エネルギーの放出を介してノード間に電位を生成します。
バッテリー内の化学反応により、アノードに電子が蓄積します。 これにより、カソードとアノードの間に電位が発生します。 電子は電荷を中和するために陰極に到達したいのですが、電池自体の内部の電解質を通過することによってそうすることはできません。 代わりに、電子はアノードとカソードを接続する導線を通って簡単に流れます。
最終的に、アノードに余剰の電子を生成する化学プロセスが停止し、バッテリーが切れます。 ただし、充電式電池（二次電池とも呼ばれます）の場合、電池が切れた後に充電器に接続することで、このプロセスを逆にすることができます。 バッテリーを充電すると、別の電源を使用して電子の流れが逆になります。 バッテリーの化学プロセスは、この追加されたエネルギーのために逆転することができ、バッテリーは再びそれ自体で回路に電力を供給することができます。
自分だけのレモン電池を作ろう！
バッテリーがどのように機能するかをよりよく理解するための優れた方法は、レモン、亜鉛釘、銅貨を使って自宅で独自のバッテリーを作成し、それを使用して小さな電球に電力を供給することです。
レモンの片側に銅貨を挿入し、反対側に亜鉛メッキ（亜鉛コーティング）釘を挿入します（2つのアイテムがレモンの内側に触れないように注意してください）。 釘は正極（陰極）として機能し、硬貨は負極（陽極）として機能します。 レモンジュースは電解質として機能します。 次に、レモン電池の両端に電圧計を接続して、レモン電池が生成する電圧を確認できます。 必要に応じて、いくつかのレモン電池を直列に接続して、小さな電球に電力を供給するのに十分な電圧を生成できます。
さまざまな種類のバッテリー
バッテリーには、さまざまな形、サイズ、組成、電圧があります。 最も一般的なタイプのいくつかは次のとおりです。
- 一般的な家庭用電子機器で使用される充電式電池。 これらには、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム、ニッケル水素（NiMH）が含まれます。 バッテリーの名前は、バッテリーに含まれる電解質を示しています。
- 鉛蓄電池も充電可能ですが、より頑丈な用途（たとえば、自動車のバッテリーなど）に使用されます。
- 通常は充電できない電池には、アルカリ電池または乾電池のマンガン乾電池が含まれます。