Bez baterii nie byłoby telefonów komórkowych, zegarków, tabletów, aparatów słuchowych, latarek, samochodów elektrycznych czy satelitów komunikacyjnych – a lista jest długa. Pierwsza bateria została wynaleziona ponad 200 lat temu i od tego czasu te pomysłowe urządzenia stały się niezbędne w naszym codziennym życiu.
Co to jest bateria?
Mówiąc najprościej, bateria to każde urządzenie, które może stanowić przenośne tymczasowe źródło energii elektrycznej.
W obwodzie elektrycznym baterie służą jako źródło zasilania, tworząc różnicę potencjałów, która napędza przepływ prądu elektrycznego. Gdy prąd przepływa przez obwód, przenosi energię do wszystkich podłączonych do niego urządzeń. W takim obwodzie płynie prąd stały. Innymi słowy, płynący prąd płynie w jednym, ciągłym kierunku.
I odwrotnie, energia dostarczana przez elektrownię jest dostępna przez gniazdka w twoim domu i ma postać prądu przemiennego. Ten rodzaj prądu zmienia kierunek z określoną częstotliwością w celu zasilania urządzeń.
Jak działają baterie
Typowa bateria składa się z jednego lub więcej ogniw, które mają katoda (dodatni zacisk) na jednym końcu i anoda (ujemny terminal) na drugim końcu. Zawarte w nich reakcje chemiczne powodują gromadzenie się ładunku elektrycznego na zaciskach, wytwarzając potencjał elektryczny w węzłach poprzez uwolnienie energii chemicznej.
Reakcje chemiczne w akumulatorze powodują gromadzenie się elektronów na anodzie. Tworzy to potencjał elektryczny między katodą a anodą. Elektrony chcą dostać się do katody, aby zneutralizować ładunek, ale nie mogą tego zrobić, przemieszczając się przez materiał elektrolityczny wewnątrz samego akumulatora. Zamiast tego elektrony przepływają z łatwością przez przewodzący drut łączący anodę z katodą.
W końcu procesy chemiczne, które wytwarzają nadwyżkę elektronów w anodzie, zatrzymują się i bateria umiera. W przypadku akumulatorów (zwanych również bateriami wtórnymi), proces ten można jednak odwrócić, podłączając akumulatory do ładowarek po ich śmierci. Ładowanie akumulatora odwraca przepływ elektronów za pomocą innego źródła zasilania. Dzięki tej dodanej energii procesy chemiczne w akumulatorze mogą się odwrócić, a akumulator ponownie będzie w stanie samodzielnie zasilać obwód.
Stwórz własną baterię cytrynową!
Doskonałym sposobem na lepsze zrozumienie działania baterii jest stworzenie własnej baterii w domu z cytryną, cynkowym gwoździem i miedzianą monetą i użycie jej do zasilania małej żarówki.
Włóż miedzianą monetę z jednej strony cytryny, a galwanizowany (ocynkowany) gwóźdź w drugą stronę (upewniając się, że te dwa elementy nie dotykają wnętrza cytryny). Gwóźdź będzie służył jako elektroda dodatnia (katoda), a moneta jako elektroda ujemna (anoda). Jako elektrolit służy sok z cytryny. Następnie możesz podłączyć woltomierz do baterii cytrynowej, aby zobaczyć, jakie napięcie wytwarza. W razie potrzeby możesz połączyć szeregowo kilka baterii cytrynowych, aby wytworzyć napięcie wystarczające do zasilania małej żarówki.
Różne typy baterii
Baterie mają różne kształty, rozmiary, składy i napięcia. Niektóre z najczęstszych typów to:
- Akumulatory używane w powszechnych domowych urządzeniach elektronicznych. Należą do nich akumulatory litowo-jonowe, niklowo-kadmowe i niklowo-wodorkowe (NiMH). Nazwy baterii wskazują, jakie elektrolity zawierają.
- Akumulatory kwasowo-ołowiowe również można ładować, ale są one używane do bardziej wymagających zastosowań (np. jako akumulatory samochodowe).
- Baterie, których zazwyczaj nie można ładować, obejmują baterie alkaliczne lub baterie cynkowo-węglowe z suchymi ogniwami.
