Без батарей не было бы сотовых телефонов, часов, планшетов, слуховых аппаратов, фонарей, электромобилей или спутников связи - и этот список можно продолжить. Первый аккумулятор был изобретен более 200 лет назад, и с тех пор эти гениальные устройства стали незаменимыми в нашей повседневной жизни.
Что такое аккумулятор?
Проще говоря, аккумулятор - это любое устройство, которое может служить переносным временным источником электроэнергии.
В электрической цепи батареи служат источником энергии, создавая разность потенциалов, которая управляет потоком электрического тока. Когда ток проходит по цепи, он передает энергию любым подключенным к ней устройствам. В такой цепи протекает постоянный ток. Другими словами, ток идет в одном непрерывном направлении.
И наоборот, питание от электростанции поступает через розетки в вашем доме и имеет форму переменного тока. Этот тип тока меняет направление с определенной частотой для питания устройств.
Как работают батареи
Типичная батарея состоит из одной или нескольких ячеек, которые имеют
Химические реакции в батарее вызывают накопление электронов на аноде. Это создает электрический потенциал между катодом и анодом. Электроны хотят добраться до катода, чтобы нейтрализовать заряд, но они не могут сделать это, путешествуя через электролитический материал внутри самой батареи. Вместо этого электроны легко проходят через провод, соединяющий анод с катодом.
В конце концов, химические процессы, создающие избыток электронов на аноде, останавливаются, и батарея умирает. Однако с аккумуляторными батареями (также называемыми вторичными батареями) этот процесс можно обратить вспять, подключив батареи к зарядным устройствам после того, как они разрядятся. Перезарядка аккумулятора меняет направление потока электронов на противоположный за счет использования другого источника питания. Химические процессы в батарее могут быть обращены вспять из-за этой дополнительной энергии, и батарея снова сможет питать цепь самостоятельно.
Создайте свою собственную лимонную батарею!
Отличный способ лучше понять, как работает батарея, - создать свою собственную батарею дома с лимоном, цинковым гвоздем и медной монетой и использовать ее для питания маленькой лампочки.
Вставьте медную монету в одну сторону лимона и вставьте гальванизированный (оцинкованный) гвоздь в другую сторону (убедившись, что два предмета не соприкасаются внутри лимона). Гвоздь будет служить положительным электродом (катодом), а монета - отрицательным электродом (анодом). Лимонный сок служит электролитом. Затем вы можете подключить вольтметр к лимонной батарее, чтобы увидеть, какое напряжение она создает. При необходимости вы можете последовательно подключить несколько лимонных батарей, чтобы создать напряжение, достаточное для питания маленькой лампочки.
Различные типы батарей
Батареи бывают разных форм, размеров, составов и напряжений. Вот некоторые из наиболее распространенных типов:
- Аккумуляторы, используемые в обычных бытовых электронных устройствах. К ним относятся литий-ионные батареи, никель-кадмиевые и металлогидридные никель (NiMH). Названия батарей указывают на содержащиеся в них электролиты.
- Свинцово-кислотные батареи также можно перезаряжать, но они используются для более тяжелых условий эксплуатации (например, в качестве автомобильных аккумуляторов).
- Батареи, которые обычно не перезаряжаются, включают щелочные батареи или угольно-цинковые батареи с сухими элементами.