История современного города Афины.
Древние Афины
История современных Афин

Как устроена батарейка? Принципы работы батарейки. Древняя батарейка принцип работы


Как устроена батарейка? Принципы работы батарейки

Кто изобрел батарейку?

Если верить археологам, то первые батарейки появились еще 2000 лет назад. Во время раскопок в Ираке нашли глиняную вазу, залитую битумом, в который были вделаны медный и железный стержень. Действительно ли это использовалось в качестве источника электричества, трудно сказать — это всего лишь предположения.

Первой современной батарейкой по праву можно назвать «Вольтов столб» — устройство, созданное итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году.

Алессандро ВольтаАлессандро Вольта

«Вольтов столб» представлял собой стопку из пластин разных металлов — цинковых и медных. Между ними клалась ткань, смоченная в кислоте. Химическая реакция между элементами «Вольтова столба» создавала электричество.

Вольтов столбВольтов столб

Его работа основывалась на предположениях Луиджи Гальвани, который проводил опыты с лягушкой, подводя к ее лапке металлические полоски.

Луиджи ГальваниЛуиджи Гальвани

Однако, Л. Гальвани сделал неправильные выводы, решив, что само животное обладает электричеством, назвав это «животным электричеством». А. Вольта правильно понял, что разряд возникал из-за того, что лапка, находившаяся между двумя полосками металла, была влажной и служила в качестве проводника.

По имени Л. Гальвани «Вольтов столб» и другие источники электричества подобного типа получили название «Элемента Гальвани» или «Гальванического элемента». Это, на самом деле, более правильное название для таких устройств, так как батарейка — это батарея, т.е. серия гальванических элементов, соединенных между собой. А единицу напряжения, которую давал гальванический элемент, назвали «вольтом» в честь Алессандро Вольта.

Принцип работы батарейки

Во многом принцип работы батарейки тот же, что и в изобретении Вольта, несмотря на технологический прогресс в их изготовлении. Любая батарейка устроена схожим образом, в ней обязательны три элемента, между которыми происходит химическая реакция, в результате которой возникает электричество:  электроды — анод, катод, и электролит.

Как устроена батарейка? Устройство батарейки.Устройство батарейки

Все эти элементы присутствовали изначально и в «Вольтовом столбе». В качестве анода, который является источником электронов, выступает чаще всего цинк. Электролит — как правило, специальное вещество (соль, щелочь), через которое осуществляется взаимодействие электродов между собой. Анод обозначается как «-» (минус), а катод — как «+» (плюс).

Какие бывают батарейки?

Батарейки бывают, в основном, солевыми и щелочными. Жидкие электролиты в них не используются, их определенным образом сгущают, например, при помощи крахмала.

Солевые батарейки, изобретенные в 1865 году — наиболее дешевые в изготовлении, для их производства используют уголь, цинк и хлорид аммония (в качестве электролита). Помимо простоты изготовления и дешевизны, имеют такие недостатки, как окисление, засоливание цинковой оболочки, что приводит солевую батарейку в негодность.

Щелочные батарейки имеют маркировку Alkaline, хранятся они дольше и дают более стабильное напряжение.

Щелочные батарейки Щелочные батарейки

В принципе, это те же солевые батарейки, однако, разница между солевыми и щелочными батарейками заключается в том, что элементы в них расположены в обратном порядке, а цинк находится в порошкообразном состоянии, что увеличивает контакт элементов батареи между собой, делает их более надежными. Щелочные батарейки имеют гораздо больший объем заряда, что позволяет их использовать в энергоемких приборах (цифровых фотоаппаратах, фонариках, электронные игрушки с электродвигателями и т.п.). Они долговечны, лучше справляются с работой при низких температурах.

Наиболее современны литиевые батарейки (литий входит в состав анода), которые долговечны и безопасны в работе однако, дороже в производстве.

Литиевые батарейкиЛитиевые батарейки

К их преимуществам по сравнению с щелочными можно отнести возможность создавать максимально плоские батареи, изготавливать батареи с большим количеством вариантов напряжения, долговечность — в некоторых приборах они могут работать до 15 лет! Их используют в наручных часах, калькуляторах, памяти системной платы компьютера и других приборах.

Проблема всех батареек — необратимость химических реакций. При использовании или с течением времени анод разрушается, либо покрывается продуктами окисления и перестает работать. В таких случаях мы говорим, что батарейка села. Но прогресс не стоит на месте — оказалось, что соединив определенным образом вещества, входящие в состав батареи, можно, пропустив ток через нее, вернуть в прежнее состояние. Такие батареи назвали аккумуляторами — работа батареи в них восстанавливается посредством пропускания электричества в обратном направлении, от катода к аноду. А сам процесс мы все знаем, как «зарядку», т.е. батарея «заряжается». Обычные батареи, рассмотренные выше, заряжать, конечно, нельзя, они для этого не приспособлены — это может привести к их течи или взрыву.

daju-spravku.ru

Батарейка и всё о ней

    Батарейка и всё о нейБатарейка — это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но к сожалению сегодня мало кого интересует её история, устройство, её виды. Давайте вместе разберёмся с этими и другими интересными вопросами о батарейке. А точнее «что такое батарейка», «как работает батарейка». Повседневная жизнь не требует каких-то великих усилий для включения телевизора, калькулятора, для нормальной работы настенных часов, для работы компьютерной мыши и так далее. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время. Это понимает каждый здравомыслящий человек, но не каждый задаёт себе вопрос: «как из таких маленьких батареек совершается такой объём работы», «как устроены батарейки»…     Самые первые прототипы батареек появились ещё в Месопотамии около 2000 лет назад. Состояла она в то время из глиняной вазы, медного и железного стержней, залитыми битумом. Кстати, если такой сосуд залить кислотой (уксусной, серной), то получим напряжение примерно в 1В. Назвали такой прототип «Багдадской батарейкой » в связи с местом, на котором были обнаружены.   Примерно в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл батарейку, которой мы и по сей день продолжаем пользоваться. Кстати, кто не знает что такое батарейка, так это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. То есть батарейка это гальванический элемент, работающий на химической реакции.

Как работает батарейка

     Как работает батарейкаСегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. У любой батарейки есть положительный полюс (анод–цинк Zn), отрицательный полюс (катод–марганец Mg) и электролит (может быть сухим, жидким), именно эти элементы и являются основными элементами батарейки. Электрический ток бежит от анода (+) к катоду (—), но между ними обязательно должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то ещё). Если нагрузки не будет (соединить «–» с «+» напрямую), то произойдёт короткое замыкание (К.З.).    Катоды выполняют функцию восстановителя, т.е. принимают электроны от прибывшего анода. Электролит это среда, в которой перемещаются ионы, которые образуются в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образовываются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются — батарейка садится.    Вот и вся работа батарейки, кстати, все процессы, проходящие в гальваническом элементе необратимы, то есть заряжать батарейки нельзя. Кратко говоря о работе батарейки: анод — нагрузка — катод — электролит.     Электролит изначально изготовляли в жидком виде, но это неудобно, так как при переворачивании батарейки она просто не работала. Из-за этого электролит стали загущать, превращать его в сухой вид.

Виды батареек

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки.

    Изготовляются из пассивного угля и двуокиси марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах работы элементы питания могут восстанавливаться, т.е. выравнивать локальные неоднородности в композите электролита, вызванных разрядом. Такой процесс немного продлевает срок службы батарейки.

Виды батареек (солевая батарейка)

  • Алкалиновые (щёлочные) батарейки

    В отличие от солевых батареек у этих химический элемент электролита —  щелочной электролит. Щёлочные батарейки имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

Виды батареек (алкалиновая батарейка)

  • Литиевые батарейки

    Самые современные. В отличие от щёлочных и солевых батареек, в состав катода входит литий (Li – наивысший отрицательный потенциал), в состав анода — различные материалы. Электролит — органический электролит. В связи с такими элементами литиевые батарейки получили большой срок хранения, большую плотность энергии и различную рабочую температуру.

Виды батареек (литиевая батарейка)

yznavai.ru

Батарейка. Устройство, характеристики, классификация. Техника на Поэтому.Ру

1. Кто придумал батарейку

Предыстория батарейки начинается в далёком 17 веке, а её дедушкой был итальянский врач, анатом, физиолог и физик - Луиджи Гальвани. Этот достойный человек является одним из основоположников учения об электричестве и несомненным первопроходцем в изучении электрофизиологии.

Так называемое "животное электричество" Гальвани обнаружил в ходе одного из своих экспериментов. Он присоединил две металлических полоски к мышцам лягушачьей лапки и обнаружил, что при сокращении мышцы возникает электрический разряд. Впрочем, попытка объяснить данное явление Гальвани не совсем удалась: теоретическая основа, которую он подводил, оказалась неверной, но выяснилось это значительно позже. Результаты опытов, полученные Гальвани, полтора века спустя заинтересовали его соотечественника и коллегу. Это был Алессандро Вольта.

Ещё в молодости заинтересовавшись изучением электрических явлений и познакомившись с работами Б. Франклина, Вольта установил в городе Комо первый громоотвод. Кроме этого, он отправил парижском академику Ж.А. Нолле своё сочинение, в котором рассуждал о различных электрических явлениях. В итоге Вольта заинтересовался работами Гальвани.

Внимательно изучив результаты опытов с лягушкой, Алессандро Вольта отметил одну деталь, на которую не обратил внимания сам Гальвани: если к лягушке присоединяли провода из разнородных металлов, мышечные сокращения становились сильнее.

Не удовлетворившись объяснениями, предложенными предшественником, Вольта сделал чрезвычайно смелое и неожиданное предположение: решил, что два металла, разделенные телом, в котором много воды, хорошо проводящей электрический ток (лягушка, без сомнений, может быть отнесена к таким телам), рождают свою собственную электрическую силу. Чтобы не быть голословным, физик провёл серию дополнительных опытов, подтвердивших его предположение.

В 1800 году, 20 марта, Алессандро Вольта написал президенту Лондонского Королевского Общества сэру Джозефу Бэнксу о своём изобретении - новом источнике электричества, получившем название "вольтов столб". Сам изобретатель не до конца понимал весь механизм работы своего детища и даже всерьёз полагал, что создал вполне рабочую модель вечного двигателя.

Кстати, Алессандро Вольта продемонстрировал всему научному сообществу замечательный пример исследовательской скромности: предложил называть своё изобретение "гальваническим элементом", в честь Луиджи Гальвани, чьи опыты навели его на мысль.

2. Анатомия батарейки

Как же выглядели первые "батарейки"? Собственно, устройство своего изобретения А. Вольта весьма и весьма подробно описал в своём письме сэру Джозефу Бэнксу. Первый же его опыт выглядел следующим образом: Вольта опустил в банку с кислотой медную и цинковую пластинки, а затем соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. "Вольтов столб" - это, можно сказать, стопка из соединённых между собой пластинок цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой и сложенных друг на друга в определённом порядке.

В современных "пальчиковых" и прочих батарейках "начинка" несколько сложнее. В корпусе батарейки упакованы химические реагенты, при взаимодействии которых и выделяется энергия, а также два электрода - анод и катод. Реагенты эти разделены специальной прокладкой, которая не позволяет твердым частям реагентов перемешиваться, но при этом пропускает к ним жидкий электролит.

Жидкий электролит реагирует с твёрдым реагентом, в результате чего возникает заряд. На реагенте анода он отрицательный, а на катодном - положительный. Чтобы не произошло нейтрализации зарядов твёрдые части реагента разделены мембраной.

Чтобы можно было "снять" полученный заряд и передать его на контакты, в анодный реагент вставлен токосниматель, который выглядит очень просто - тоненький не очень длинный штырёк. Есть в батарейке и катодный токосниматель, который располагается под оболочкой батарейки. Саму оболочку называют внешней гильзой.

Оба токоснимателя соприкасаются внутри батарейки с анодом и катодом. Схема работы батарейки в результате такова: химическая реакция, разделение зарядов на реактивах, переход зарядов на токосниматели, далее - на электроды и в питаемое устройство.

3. Какими бывают батарейки

Существует целых три классификации батареек. Первая - по типоразмеру гальванического элемента. В быту мы чаще всего пользуемся батарейками "пальчиковыми" или "мизинчиковыми", но помимо этого есть ещё средняя и большая батарейки цилиндрической формы, а также два типа батареек, форма которых - параллелепипед: "крона" и просто квадратная. Это - перечень самых распространённых разновидностей формы.

Отличаются автономные источники питания и по типу электролита. Самые дешёвые батарейки, как правило, "солевые" - угольно-цинковые, этот электролит сухой. Ещё один вариант сухого электролита - хлорид цинка. Такие батарейки тоже достаточно дёшевы и широко распространены.

Следующий вариант электролита - щелочной. На этих батарейках написано Alkaline, а внутри - щёлочно-марганцевый, марганцево-цинковый электролит. Их основной недостаток - высокое содержание ртути.

Батарейки с ртутным электролитом на сегодняшний день практически не производятся. Серебряный электролит показывает хорошие эксплуатационные свойства, однако производство таких батареек стоит очень больших денег.

Воздушно-цинковый электролит - самый безопасный для человека и окружающей среды. Стоят они недорого, хранятся долго. Вот только толщина батарейки в 1,5 раза больше обычной щелочной/серебряной. Кроме того, чтобы исключить саморазряд во время её хранения, требуется заклеивать батарейку. Литиевые батареи - довольно дороги, однако их эксплуатационные характеристики значительно превышают показатели прочих батареек.

Ещё один способ поделить батарейки на группы - определить тип химической реакции, который в них происходит. Первичная реакция происходит в гальванических элементах - в самых обыкновенных батарейках. Вторичной зарядке они не поддаются, в отличие от аккумуляторных батарей, в которых происходит вторичная хим.реакция.

4. Правила использования и утилизации

Батарейки нежелательно применять при крайних температурах - сильно охлаждать или нагревать. Это может привести к весьма неприятным последствиям. Если вам пришлось использовать батарейки в холоде, например, зимой на улице, рекомендуется не менее получаса выдержать их в комнатной температуре.

Случается, что батарейки, особенно щелочные, текут. Такое происходит когда нарушается герметичность корпуса батарейки. Использовать эти батарейки ни в коем случае нельзя - это может привести к повреждениям электроприборов.

Что касается утилизации отработанных батареек или аккумуляторов, то этим должны заниматься специальные организации или предприятия. В крупных городах можно найти специально организованные приёмные пункты, куда можно сдать использованные батарейки для их дальнейшей утилизации. Правда, не в каждом городе такой пункт приёма организован. Вопрос, что делать в этом случае остаётся открытым.

5. Список рекомендуемой литературы
  • А. Вольта. "Об электричестве, возбуждаемом простым соприкосновением различных проводящих веществ".
  • Радовский М.И. "Гальвани и Вольта".
  • Спасский Б.И. "История физики".
  • Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Химический источник тока".
  • Свободная электронная энциклопедия Википедия, раздел "Типоразмеры гальванических элементов".

www.poetomu.ru

История изобретений. Батарейки - Школа фиксиков

Сегодня в нашей «школе фиксиков» - беседа о батарейках.

Что бы мы делали без этих «палочек-выручалочек», которые позволяют нам пользоваться электричеством там, где нет никаких розеток и проводов! Мы берем с собой в лес фонарик, слушаем музыку на пляже, в поездке у нас всегда под рукой фотоаппарат, а малыши выносят на улицу движущиеся игрушки… И везде работают батарейки!

Но откуда же в этих маленьких трубочках берется электрический ток, заставляющий работать все устройства? Попробуем разобраться.

Сначала мы с вами еще раз послушаем фиксипелку про батарейки и посмотрим клип, сделанный режиссером-аниматором Алексеем Будовским. А потом – поговорим о том, как устроены батарейки, и об истории их изобретения.

У обычной, «одноразовой» батарейки есть и другое название – «гальванический элемент». Электрический ток в нем появляется из-за химического взаимодействия веществ.

Впервые этот способ получения электричества был придуман знаменитым итальянским физиком Алессандро Вольта. Именно в честь него была названа единица измерения электрического напряжения – 1 вольт.

А название «гальванический элемент» дано в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани из Болоньи. Еще в 1791 году он сделал важное наблюдение – только не сумел его правильно истолковать. Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества - если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры. Или если оно просто прикасается к двум металлическим предметам. Но Гальвани подумал, что это электричество есть в теле самой лягушки. И назвал это явление «животным электричеством». Вольта повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. Он заметил, что если мертвая лягушка касается предметов из одного металла - например, железа - никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод - появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется (с помощью проводника, которым и оказывалось в опытах Гальвани тело лягушки) химическая реакция.

После множества опытов с разными металлами Вольта сконструировал столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке: внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д.

И в итоге столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем — отрицательным электричеством.

Нам даже известен «день рождения батарейки» - 20 марта 1800 года.

А теперь возьмите обычную батарейку и посмотрите: вы увидите, что на одном ее конце нарисован плюс, а на другом – минус. Это почти тот же самый «Вольтов столб». Только за двести лет он стал гораздо меньше. Первый-то, сделанный Алессандро Вольтой, был высотой в полметра. Представьте такую огромную батарейку!

Это изобретение стало сенсацией –– о нем говорили, что «это снаряд, чудеснее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины». Ведь это был первый в истории химический источник тока, пригодный для практического применения.

Для самых любознательных

Современные батарейки устроены, конечно, немного иначе – в них уже нет ни металлических дисков, ни войлочных пластинок, пропитанных раствором кислоты. Но принцип тот же – батарейка содержит в себе химические вещества-реагенты, в состав которых входят два разных металла. В батарейке есть два электрода – положительный (анод) и отрицательный (катод). Между ними – жидкость-электролит: раствор, который хорошо проводит электрический ток и участвует в химической реакции. Когда металлы начинают взаимодействовать через этот раствор, возникает движение заряженных частиц из анода к катоду – и вырабатывается электрическая энергия.

Для экспериментаторов

Делаем сами «Вольтов столб»

Можно попробовать - только вместе со взрослыми! - в домашних условиях сделать свое маленькое подобие «Вольтова столба».

Вам понадобятся :

1) Монетки, обязательно медные (российские 50 и 10 копеек, чистые!)2) Уксус, или раствор лимонной кислоты, или очень сильно солёная вода (электролит)3) Алюминиевая фольга4) Бумажка 5) Прибор, измеряющий электрическое напряжение - мультиметр.

Берём бумажку, и режем на квадратики так, чтобы ими можно было закрыть монетку. Вымачиваем бумажные квадратики в электролите. Далее начинаем строить батарейку. Складываем компоненты по схеме монетка - бумажка - кусочек фольги - монетка - бумажка - кусочек фольги - ... и т.д.

Повторяем операцию, пока не закончится терпение/фольга/монетки/электролит. Когда что-либо закончится, берём мультиметр и меряем напряжение.

Получилось?

2fixika.livejournal.com

Из чего состоит батарейка? - Полезная информация для всех

  • Батарейка состоит из положительного и отрицательного полюсов по краям, катода и анода.

    Также в батарейке есть анодный проводник.

    Вот известная марка батареек Duracell в разрезе для наглядности. На схеме четко видно размещение всех составляющих:

  • Батарейки бывают разных типов и разных составово. Например, литиевые, солевые, щелочные. Разберем каждый тип:

    • Литиевые. Имеют большой срок хранения, большую плотность емкости, а так же могут работать в большом диапазоне температур. В состав входит: литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов. Все это способствует большому номиналу напряжения.
    • Солевые. Содержат в себе пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В случае не использования имеет свойство quot;восстановленияquot; - это продлевает срок жизни батарейки.
    • Щелочные. Имеет почти такой же состав что и солевые, только в качестве электролита выступает щелочной электролит.
  • Поскольку сейчас практически во всех мобильных устройствах стоят ион-литиевые батареи, давайте их и рассмотрим при ответе на впорос, из чего состоит батарейка.

    Потому что их кнструкция разительно отличается от привычных круглых батареек и аккумуляторов.

    Ион-литиевые батарейки, как правило, плоские, чтобы их можно было поместить в корпус мобильного устройства. Такие батарейки состоят из слоев алюминиевой и медной фольги, разделеннных пористым полипропиленом, пропитанным электролитом. Алюминивая фольга служит катодом, медная - анодом. Носителем заряда является ион лития.

    Вся эта конструкция строго герметично запаяна и снабжена защитой от перегрева и перегрузки.

  • Из чего состоит батарейка?

    Сейчас я вам в деталях объясню все составляющие батарейки :

    1. Положительный полюс
    2. Отрицательный полюс
    3. Прокладка с клапаном - предохранителем
    4. Анодный проводник
    5. Анод
    6. Катод
    7. Металлический корпус
    8. Изоляция

    Для любителей практики, а не теории предоставляю видео - Что внутри пальчиковой батарейки :

    Так же вопрос по теме батарейки: Чем заменить батарейку?

  • Смотря какую батарейку вы имеете ввиду. Но практически все батарейки состоят из Анода, Катода и Электролита. В зависимости от цены батарейки завит из чего сделаны эти элементы.

    К самым дешевым можно отнести цинк-углеродные батарейки (цинковый цилиндрический контейнер).

    Также есть алкалиновые батарейки (никель-кадмиевые), цилиндр сделан из сплава никеля. Эти батарейки стоят дороже.

  • Для начала батарейка должна вмещать специальные элементы в изоляции, которые как скрывают их, так и делают их безопасными для нас. Изначально идет изоляция, затем положительный и отрицательный полюс, также внутри есть катоды и аноды, анодный проводник

  • Любые батарейки состоят из одинаковых элементов.

    Часто под словом quot;батарейкаquot; подразумевают гальванический элемент.

    Любой гальванический элемент состоит из анода, катода и электролита твердого, жидкого или гелеобразного.

  • Я полагаю, что батарея состоит из нескольких пушек, а батарейка из одной, ну в крайнем случаи из двух пушек. Возможно и другое понимание Вашего вопроса, но я его понял именно так. А если бы и понял по другому, то не ответил бы, потому, что плохо учил химию, а по правде вообще не учил.

  • Современная батарейка состоит из пяти основных частей:

    корпуса, анода (минус), катода (плюс), электролита (проводник заряда между плюсом и минусом), сепаратора (барьер между плюсом и минусом).

    Принцип работы батарейки - это превращение химической энергии в электрическую.

    Более подробная схема

  • Солевые батарейки - В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка.

    Алкалайновые (щелочные) батарейки. Здесь используется щелочной электролит.

    Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра.

    Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов.

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки. В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах между эксплуатацией элементы питания могут восстанавливаться это обусловлено выравниванием локальных неоднородностей в композите электролита, вызванных разрядом. Это немного продлевает срок службы батарейки.

    Алкалайновые (щелочные) батарейки. От марганцево-цинковых их отличает химический состав электролита - здесь используется щелочной электролит. Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

    Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем угольно-цинковых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на угольно-цинковые.

    Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов. Так как литий имеет наивысший отрицательный потенциал по отношению к остальным металлам, следовательно, он имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах.

  • Состав батарейки зависит от того, какая именно батарейка.

    Пальчиковая батарейка является самой распространнной, имеет пластиковый или металлический корпус, который защищает элемент от коррозии и замыкания.

    В связи с тем, что в батарейке содержится множество опасных элементов (ртуть, свинец и другие), она подлежит правильной утилизации, нужно сдавать в пункты прима.

    Выбрасывать в мусорное ведро нельзя, так как всего одна батарейка загрязняет около 20 квадратных метров почвы.

  • info-4all.ru

    Устройство батарейки

    Батарейки различных типов давно и прочно вошли в повседневную жизнь. Они используются во всевозможных электрических устройствах со слабыми токами, в качестве источника питания. Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия.

    Типовое устройство батарейки

    Батарейка, изготовленная в заводских условиях, включает в свой состав несколько специальных химических реагентов, которые, взаимодействуя между собой, выделяют энергию – тепловую и электрическую. Кроме того, в каждой батарейке имеются электроды – катод и анод, создающие соответствующие полюса – положительный и отрицательный.

    Все реагенты разделяются при помощи специальной прокладки, которая не позволяет их составным частям перемешиваться. Тем не менее, эта прокладка способна пропускать электролит, находящийся внутри батарейки в жидком виде. Между разными твердыми реагентами и жидким электролитом происходят химические реакции, в результате которых образуются положительный и отрицательный заряды. Полюсность заряда напрямую зависит от химического состава того или иного реагента. Прокладка, расположенная между ними, не позволяет нейтрализовать положительный и отрицательный заряд.

    Дополнительные элементы батарейки

    Для снятия заряда и вывода его на контакты во внутрь анодного реагента помещается специальный токосниматель в виде штыря. Токосниматель катода расположен под внешней гильзой, являющейся ее оболочкой. И тот и другой токосниматели, оканчиваются электрическими контактами, соответственно анодом и катодом. Работа начинается с химической реакции, затем на реактивах происходит разделение зарядов и их последующий переход на токосниматели. Окончательно заряды поступают на раздельные электроды и, непосредственно, в электронное устройство.

    В устройстве щелочных (алкалиновых) батареек применяется цинк в порошкообразной форме. Для того, чтобы замедлить расход цинка, некоторое время назад производились добавки в порошок химических элементов – ртути и кадмия. Поскольку эти добавки оказались вредными, их перестали применять. В современных конструкциях батареек используются более дорогостоящие, но менее вредные вещества, такие как индий, свинец и прочие. В качестве анодного реактива применяется оксид марганца совместно с электролитом, которым в данном случае является щелочь.

    Щелочные батарейки могут иногда протекать. Это происходит, когда нарушена герметичность из-за возможных внешних повреждений гильзы, или, когда внутреннее давление становится выше нормы.

    Солевые батарейки имеют аналогичную конструкцию и более низкую стоимость. Их основное отличие в том, что катодная масса заменяется цинковым корпусом. Угольный токосниматель расположен по центру. Хлорид, используемый как электролит, не что иное, как соль соляной кислоты. Именно она и послужила названием для данного вида батареек.

    electric-220.ru

    устройство батарейки | Своя лаборатория

    Устройство батарейки

     

    Ответьте мне, уважаемые читатели блога ownlab.ru, у вас никогда не было желания что-нибудь раскурочить? Нет, ни в коем разе из хулиганских побуждений, а исключительно с целью узнать «что там внутри»? Было? Вот и у меня сегодня возникло такое же желание. И я, конечно же, постараюсь использовать его во благо, подготовив статью об устройстве батарейки. Итак, как сказал бы степенный лектор своей аудитории, тема нашего занятия сегодня — Первичные химические источники тока. Но мы с вами не на лекции, поэтому официальный тон соблюдать не будем, и наряду с таким названием будем использовать и обыденный термин — батарейка.

    Казалось бы, в наш современный высокотехнологичный век такой устаревший атрибут как батарейка должен был бы давно сойти со сцены. Ведь изобретена батарейка была не вчера, а, ни много ни мало, более двух веков назад. Тем не менее, изобретение итальянского ученого Алессандро Вольта не только не забыто, но и активно используется благодаря бурному развитию мобильных устройств, которым требуется наличие автономного источника питания. Итак, попытаемся немного разобраться в этих элементах питания, а заодно и препарируем парочку.

    Начнем с конструкции. Следует заметить что, несмотря на длительную историю и постоянное совершенствование, принципиальных изменений в устройстве батареи не произошло. Алессандро Вольта в 1800 году представил первый источник постоянного тока – несколько пар кружочков, изготовленных из двух различных металлов, и проложенных между собой кусочками ткани, смоченными в солевом растворе-электролите. Это изобретение получило название «Вольтов столб», а в честь изобретателя назвали единицу электрического напряжения — Вольт. Такая конструкция батареи – два электрода, помещенные в среду электролита, сохранилась и по сей день.  Тем не менее, многообразие вариантов используемых электродов, электролитов и конструкций дает нам существующее ныне разнообразие батарей.

    Среди всего многообразия элементов питания наиболее популярными являются солевые (самые дешевые и массовые элементы) и щелочные (алкалиновые) источники питания. Остальные же источники питания распространены гораздо меньше ввиду высокой стоимости, специфике сфер использования, либо токсичности.

    Независимо от видов батареек и используемых материалов процессы, происходящие внутри элемента питания, схожи. Это процессы образования электрической энергии в ходе химической реакции. В состав первичного источника тока, как и много лет назад, входит как минимум три компонента: анод, катод и электролит. Анод (как правило, цинк) служит источником электронов. Образовавшиеся в процессе окислительной реакции электроны движутся по проводнику в сторону катода. На своем пути они выполняют некоторую работу, например, зажигают лампочку или вращают электродвигатель.  На катоде электроны участвуют в обратной восстановительной реакции. Электролит является средой для переноса потоков иона, образующихся в процессе химической реакции. Круг замыкается. Все реакции, происходящие в гальваническом элементе (в отличие от вторичных источников тока – аккумуляторов) необратимые. По этой причине батарейки нельзя заряжать. В процессе этих реакций из входящих в состав батареек компонентов образовываются новые вещества, электроды постепенно разрушаются. При этом говорят, что батарейка садится.

    Подтвердить или опровергнуть все вышесказанное можно с помощью нашего любимого метода – экспериментального. Поэтому вступительную, так сказать, теоретическую, часть статьи считаю оконченной и предлагаю перейти к практике, а именно, разобрать промышленный гальванический элемент и посмотреть, что же там внутри.

    Для этих целей из небольшой дрели и режущего ролика от плиткореза я соорудил подобие дремеля. Но в данной ситуации можно было бы вполне воспользоваться и простым напильником.

     

     

    Сделаем разрез по периметру батарейки в районе отрицательного полюса (прямо хирургом себя чувствую 🙂 ) Р-р-а-з! и первые компоненты батарейки перед нами — это отрицательный электрод, он же источник электронов.

     

    Распилим батарею с другой стороны, и нам предстанет материал положительного электрода. Это диоксид марганца. Он «принимает» электроны.

     

    Между электродами проложена вставка, пропитанная щелочью — электролитом.

     

    Как мы определили что там все-таки щелочь? У меня в старых запасах оказалась универсальная индикаторная бумага. При прикосновении к этой вставке бумага окрасилась в синий цвет.

     

     

    На фото не очень хорошо видно, поэтому воспользуюсь и фенолфталеиновым индикатором — в щелочной среде он окрашивается в интенсивный малиновый цвет.

     

    Вот, собственно, и все с этой батарейкой. Как видим, все компоненты (анод, катод, электролит) на самом деле присутствуют в этом гальваническом элементе. Чтобы исключить тот факт, что нам случайно попалась батарейка, четко попадающая под «классическую схему, вскроем еще одну, побольше 🙂

     

    Заглянем ей под крышечку…

     

    Все то же самое: анод, катод, электролит.

     

    Только в данном случае в качестве анода выступает целиком цинковый корпус батарейки.

     

    Интересно, в разобранном состоянии батарейка будет работать? Конечно! Ведь мы сохранили все необходимые компоненты для функционирования гальванического элемента!

     

    И даже в таком состоянии она работает!!!

     

    Еще было бы интересно посмотреть, как работает батарейка «Крона». Ведь в отличие от большинства гальванических элементов «пальчикового» форм-фактора эта батарейка выдает аж 9 вольт. Наверняка она имеет другое устройство! Заглянем ей под оболочку…

    На первый взгляд действительно все по-другому!

     

    Но нет! Оказывается, эта батарейка просто состоит из шести небольших полуторавольтовых гальванических элементов знакомой нам конструкции.

     

    Ну и наконец самый маленький участник нашего эксперимента. Встречайте — батарейка типа «таблетка»! Посмотрим на ее конструкцию.

     

    Но и здесь то же самое: два электрода и электролит.

     

    Все, батареек в доме больше не осталось, экспериментировать больше не над чем. 🙂

    Итак, какие же выводы можно сделать из всего нашего теоретико-практического баловства?

    Ну, во-первых, мы выяснили, что батарейка была изобретена довольно давно, когда не было крупных научных центров, нанотехнологий и прочих достижений современной науки и техники.

    Во-вторых, мы определили, что гальванический элемент обязательно состоит из трех компонентов — анода, катода и электролита.

    И в-третьих, наш эксперимент показал, что батарейка — довольно неприхотливое устройство. Для ее функционирования не требуется специфических материалов или создания особых условиях.

    Все это позволяет что? Правильно — сделать батарейку своими руками! Но это уже совсем другая статья.

    Следите за обновлениями блога Своя лаборатория в сетях Вконтакте, Twitter, Facebook или через сервисы почтовых рассылок.

    ownlab.ru