Utan batterier skulle det inte finnas några mobiltelefoner, klockor, surfplattor, hörapparater, ficklampor, elbilar eller kommunikationssatelliter - och listan fortsätter. Det första batteriet uppfanns för över 200 år sedan, och sedan dess har dessa geniala enheter blivit oumbärliga i våra dagliga liv.
Vad är ett batteri?
Enkelt sagt är ett batteri vilken enhet som helst som kan ge en bärbar tillfällig källa till elektrisk energi.
I en elektrisk krets fungerar batterier som en strömkälla genom att skapa en potentialskillnad som driver strömmen av elektrisk ström. När strömmen passerar genom kretsen överför den energi till alla enheter som är anslutna till den. I en sådan krets är strömtypen som strömmar likström. Med andra ord går strömmen som flyter i en kontinuerlig riktning.
Omvänt får du tillgång till kraft från ett kraftverk via uttagen i ditt hem och är i form av växelström. Denna typ av ström växlar riktning med en viss frekvens för att driva enheter.
Hur batterier fungerar
Ett typiskt batteri består av en eller flera celler som har en
katod (positiv terminal) i ena änden och en anod (negativ terminal) i andra änden. Kemiska reaktioner som ingår i orsakar en uppbyggnad av elektrisk laddning vid terminalerna, vilket ger en elektrisk potential över noderna genom frisättning av kemisk energi.De kemiska reaktionerna i batteriet orsakar elektronuppbyggnad vid anoden. Detta skapar en elektrisk potential mellan katoden och anoden. Elektronerna vill ta sig till katoden för att neutralisera laddningen, men de kan inte göra det genom att färdas genom det elektrolytiska materialet inuti själva batteriet. Istället flödar elektroner lätt genom en ledningstråd som ansluter anoden till katoden.
Så småningom slutar de kemiska processerna som skapar överskottet av elektroner i anoden och batteriet dör. Med uppladdningsbara batterier (även kallade sekundära batterier) kan denna process dock vändas genom att ansluta batterierna till batteriladdare när de dör. Om du laddar ett batteri reverseras flödet av elektroner med en annan strömkälla. De kemiska processerna i batteriet kan vända på grund av denna extra energi, och batteriet kommer återigen att kunna driva en krets på egen hand.
Skapa ditt eget citronbatteri!
Ett utmärkt sätt att bättre förstå hur ett batteri fungerar är att skapa ditt eget batteri hemma med en citron, en zinkspik och ett kopparmynt och använda den för att driva en liten glödlampa.
Sätt i ett kopparmynt i ena sidan av citronen och sätt in den galvaniserade (zinkbelagda) spiken i den andra sidan (se till att de två föremålen inte rör vid citronen). Spiken kommer att fungera som den positiva elektroden (katoden), och myntet kommer att vara den negativa elektroden (anoden). Citronsaften fungerar som elektrolyt. Du kan sedan ansluta en voltmeter över ditt citronbatteri för att se hur mycket spänning det skapar. Om det behövs kan du ansluta flera citronbatterier i serie för att skapa tillräckligt med spänning för att driva en liten glödlampa.
Olika typer av batterier
Batterier finns i olika former, storlekar, kompositioner och spänningar. Några av de vanligaste typerna är:
- Laddningsbara batterier som används i vanliga elektroniska hushållsapparater. Dessa inkluderar litiumjonbatterier, nickelkadmium och nickelmetallhydrid (NiMH). Namnen på batterierna anger elektrolyterna de innehåller.
- Blybatterier är också uppladdningsbara, men de används för mer tunga applikationer (till exempel bilbatterier).
- Batterier som vanligtvis inte är uppladdningsbara inkluderar alkaliska batterier eller torrcellszink-kolbatterier.