แบตเตอรี่ทำงานอย่างไร? ชิ้นส่วน ประเภท และคำศัพท์ (พร้อมไดอะแกรม)

หากไม่มีแบตเตอรี่ จะไม่มีโทรศัพท์มือถือ นาฬิกา แท็บเล็ต เครื่องช่วยฟัง ไฟฉาย รถยนต์ไฟฟ้า หรือดาวเทียมสื่อสาร และรายการจะดำเนินต่อไป แบตเตอรี่ก้อนแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อกว่า 200 ปีที่แล้ว และตั้งแต่นั้นมา อุปกรณ์อันชาญฉลาดเหล่านี้ก็กลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในชีวิตประจำวันของเรา

พูดง่ายๆ ก็คือ แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่สามารถจัดหาแหล่งพลังงานไฟฟ้าชั่วคราวแบบพกพาได้

ในวงจรไฟฟ้า แบตเตอรี่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานโดยสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นซึ่งขับเคลื่อนการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อกระแสไหลผ่านวงจร มันจะถ่ายเทพลังงานไปยังอุปกรณ์ใดๆ ที่เชื่อมต่ออยู่ ในวงจรดังกล่าว ชนิดของกระแสที่ไหลคือกระแสตรง กล่าวอีกนัยหนึ่งกระแสที่ไหลไปในทิศทางเดียวอย่างต่อเนื่อง

ในทางกลับกัน พลังงานที่จ่ายโดยโรงไฟฟ้าจะเข้าถึงได้ผ่านทางเต้ารับในบ้านของคุณและอยู่ในรูปแบบของไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสประเภทนี้จะสลับทิศทางด้วยความถี่ที่แน่นอนเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์

แบตเตอรี่ทั่วไปประกอบด้วยเซลล์อย่างน้อยหนึ่งเซลล์ที่มี a แคโทด (ขั้วบวก) ที่ปลายด้านหนึ่งและ an ขั้วบวก (ขั้วลบ) อีกด้านหนึ่ง ปฏิกิริยาเคมีที่อยู่ภายในทำให้เกิดการสะสมของประจุไฟฟ้าที่ขั้ว ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าข้ามโหนดผ่านการปลดปล่อยพลังงานเคมี

ปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่ทำให้เกิดการสะสมของอิเล็กตรอนที่ขั้วบวก สิ่งนี้จะสร้างศักย์ไฟฟ้าระหว่างแคโทดและแอโนด อิเล็กตรอนต้องการที่จะทำให้มันเป็นแคโทดเพื่อที่จะทำให้ประจุเป็นกลาง แต่พวกเขาไม่สามารถทำได้โดยการเดินทางผ่านวัสดุอิเล็กโทรไลต์ภายในแบตเตอรี่เอง แต่อิเล็กตรอนจะไหลได้อย่างง่ายดายผ่านลวดนำไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแอโนดกับแคโทด

ในที่สุด กระบวนการทางเคมีที่สร้างอิเลคตรอนส่วนเกินในแอโนดจะหยุดลง และแบตเตอรี่ก็ตาย ด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ (หรือที่เรียกว่าแบตเตอรี่สำรอง) อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้โดยการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่หลังจากที่แบตเตอรี่หมด การชาร์จแบตเตอรี่จะย้อนกลับการไหลของอิเล็กตรอนโดยใช้แหล่งพลังงานอื่น กระบวนการทางเคมีในแบตเตอรี่สามารถย้อนกลับได้เนื่องจากพลังงานที่เพิ่มขึ้นนี้ และแบตเตอรี่จะสามารถจ่ายไฟให้กับวงจรได้ด้วยตัวเองอีกครั้ง

วิธีที่ยอดเยี่ยมในการทำความเข้าใจวิธีการทำงานของแบตเตอรี่ให้ดีขึ้นคือการสร้างแบตเตอรี่ของคุณเองที่บ้านด้วยมะนาว ตะปูสังกะสี และเหรียญทองแดง และใช้เป็นพลังงานให้กับหลอดไฟขนาดเล็ก

ใส่เหรียญทองแดงด้านหนึ่งของมะนาว แล้วสอดตะปูเคลือบสังกะสี (เคลือบสังกะสี) อีกด้านหนึ่ง (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองชิ้นไม่ได้สัมผัสด้านในมะนาว) เล็บจะทำหน้าที่เป็นขั้วบวก (แคโทด) และเหรียญจะเป็นขั้วลบ (แอโนด) น้ำมะนาวทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นคุณสามารถเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์กับแบตเตอรีมะนาวเพื่อดูว่าสร้างแรงดันไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด หากจำเป็น คุณสามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่มะนาวหลายก้อนเป็นชุดเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับหลอดไฟขนาดเล็ก

แบตเตอรี่มาในรูปทรง ขนาด องค์ประกอบและแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน บางประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ:

• แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือนทั่วไป ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน นิกเกิลแคดเมียม และนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) ชื่อของแบตเตอรี่แสดงถึงอิเล็กโทรไลต์ที่บรรจุอยู่
• แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถชาร์จซ้ำได้ แต่ใช้สำหรับงานหนัก (เช่น แบตเตอรี่รถยนต์ เป็นต้น)
• แบตเตอรี่ที่ปกติแล้วไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ ได้แก่ แบตเตอรี่อัลคาไลน์หรือแบตเตอรี่ซิงค์-คาร์บอนเซลล์แห้ง