Istnieje wiele różnych typów baterii, a większość z nich ma różne napięcia, od 1,5-woltowych baterii AA do powszechnego 12-woltowego akumulatora samochodowego. Wiele osób nie wie jednak dokładnie, do czego odnosi się termin „napięcie”.
Fizyka i terminologia
Termin „napięcie” w akumulatorze odnosi się do różnicy potencjałów elektrycznych między dodatnim i ujemnym biegunem akumulatora. Większa różnica potencjałów skutkuje wyższym napięciem.
Potencjał elektryczny oznacza różnicę ładunku między dwoma punktami – w tym przypadku dwoma zaciskami akumulatora. Jeden jest naładowany dodatnio, a drugi ujemnie. Ujemny ładunek oznacza po prostu, że na zacisku znajduje się nadmiar ujemnie naładowanych cząstek lub elektronów, podczas gdy dodatnio naładowany zacisk ma ich brak. Fizyczne oddzielenie dwóch terminali zapobiega przemieszczaniu się elektronów z terminala naładowanego ujemnie do terminala naładowanego dodatnio. Gdy obydwa zaciski są połączone, na przykład przez obwód, elektrony mogą swobodnie przemieszczać się po ścieżce obwodu, przechodząc od elektrody ujemnej do dodatniej. Ten ruch elektronów nazywa się prądem elektrycznym, który jest mierzony w amperach lub amperach.
Historia
Jednostka potencjału elektrycznego, wolt, została nazwana na cześć Alessandro Volty, fizyka, któremu przypisuje się wynalezienie pierwszego ogniwa elektrochemicznego w 1800 roku. Jego cela składała się z elektrody cynkowej i miedzianej zanurzonej w elektrolitycznym roztworze soli i wody. Spopularyzował także elektrofor, maszynę, która może wytwarzać duże ilości ładunku statycznego. Nie wymyślił go jednak, choć często mu się to przypisuje. Volta została obliczona przez Napoleona Bonaparte w 1810 roku, a jedna z jednostek energii elektrycznej SI, wolt, została nazwana jego imieniem w 1881 roku.
Nieporozumienia
Ponieważ jest to różnica w potencjale elektrycznym, a nie ilość prądu elektrycznego, wysokie napięcie niekoniecznie jest niebezpieczne, podczas gdy wysoki prąd może być. Mówiąc o elektryczności, często używa się analogii węża wodnego. W tej analogii napięcie porównuje się do różnicy ciśnień wody – duża różnica ciśnień spowoduje szybszy przepływ elektronów. Prąd, mierzony w amperach, opisuje, jak szybko dana objętość elektronów przemieszcza się przez określony punkt w obwodzie. Większość akumulatorów dostępnych na rynku może mieć wysokie napięcie, ale dostępne natężenie zależy od obwodu, w którym akumulator jest używany, a nie od samego akumulatora.
Zastosowania
Wraz z rozwojem technologii baterii urządzenia zasilane z baterii stały się mniejsze i wydajniejsze. Na przykład powszechne stosowanie baterii litowo-jonowych (Li-ion) sprawiło, że telefony komórkowe stały się wykładniczo mniejsze niż ich poprzednicy, głównie ze względu na niski stosunek mocy do masy. W tych akumulatorach jon litu przemieszcza się w jedną stronę między anodą a katodą podczas rozładowywania, a w drugą stronę podczas ładowania.
Toyota Prius, popularny samochód hybrydowy, zadebiutował na rynku z akumulatorami niklowo-wodorkowymi (Ni-MH). Jego następna generacja akumulatorów, dostępna pod koniec 2009 r., również będzie litowo-jonowa ze względu na ich przewagę nad pakietem akumulatorów Ni-MH.
Wniosek
Baterie mają napięcie od kilku setnych wolta do kilkuset woltów, w zależności zarówno od rozmiaru baterii, jak i materiałów, z których jest wykonana. Są doskonałym sposobem na zasilanie różnych form urządzeń, bez względu na wymagania napięciowe tych urządzeń.