Изобретяване на батерията. Къде и кога са изобретени радиаторите? Съвременен автомобилен акумулатор

Училищна научно-практическа конференция

младежи и ученици

"Търсене. Науката. Откриване."

град Новочебоксарск

Николаев Александър

ученик от 5А клас МОУ "Средно училище № 13"

град Новочебоксарск

Научен ръководител:

Комисарова Наталия Ивановна,

учител по физика, МОУ "СОУ №13"

Новочебоксарск, 2011 г

2. Историята на батерията………………………………………………………… 3-5

3. Батерийно устройство .. …………………………………………………………………… 5

4. Експеримент………………………………………………………………………………… 5

5. За използването на плодове и зеленчуци за производство на електроенергия. ................ 7

6. Заключения…………………………………………………………………………………... 8

7. Използвана литература…………………………………………………………….. 8

Въведение

Нашата работа е посветена на необичайни източници на енергия.

Химическите източници на ток играят много важна роля в света около нас. Използват се в мобилни телефони и Космически кораби, в крилати ракетии лаптопи, в коли, фенерчета и обикновени играчки. Ние се занимаваме с батерии, акумулатори, горивни клетки всеки ден.

За първи път четем за нетрадиционната употреба на плодовете в книгата на Николай Носов. Както е замислено от писателя, Шорти Винтик и Шпунтик, които са живели в цветен град, създаде кола, която се движи със сода и сироп. И тогава си помислихме, ами ако зеленчуците и плодовете пазят още някои тайни. В резултат на това искахме да научим колкото се може повече за необичайни свойствазеленчуци и плодове.

Ние сме си поставили следното задачи:

1 Запознайте се с батерийното устройство и неговите изобретатели.

2. Разберете какви процеси протичат вътре в батерията.

3. Експериментално определете напрежението вътре в "вкусната" батерия и тока, генериран от нея.

4. Сглобете верига, състояща се от няколко от тези батерии, и се опитайте да запалите електрическа крушка.

5. Разберете дали батериите от зеленчуци и плодове се използват на практика.
Историята на батерията

Първият химически източник на електрически ток е изобретен случайно в края на 17 век от италианския учен Луиджи Галвани. Всъщност целта на изследванията на Галвани изобщо не беше търсенето на нови източници на енергия, а изучаването на реакцията на опитни животни към различни външни влияния. По-специално, феноменът на появата и протичането на ток беше открит, когато ленти от два различни метала бяха прикрепени към мускула на крака на жабата. Теоретичното обяснение на Галвани за наблюдавания процес е неправилно.

Експериментите на Галвани станаха основа за изследванията на друг италиански учен Алесандро Волта. Той формулира основната идея на изобретението. Причината за електрическия ток е химическа реакция, в която участват метални пластини. За да потвърди своята теория, Волта създава просто устройство. Състоеше се от цинкови и медни плочи, потопени в съд със саламура. В резултат на това цинковата плоча (катод) започна да се разтваря и върху медната стомана (анод) се появиха газови мехурчета. Волта предложи и доказа, че електрическият ток протича през жицата. Малко по-късно ученият събра цяла батерия от последователно свързани елементи, благодарение на което беше възможно значително да се увеличи изходното напрежение.

Именно това устройство стана първата батерия в света и прародител на съвременните батерии. А батериите в чест на Луиджи Галвани вече се наричат ​​галванични клетки.

Само година след това, през 1803 г., руският физик Василий Петров сглобява най-мощната химическа батерия, състояща се от 4200 медни и цинкови електрода, за да демонстрира електрическа дъга. Изходното напрежение на това чудовище достигна 2500 волта. Но в този „волтов стълб“ нямаше нищо принципно ново.

През 1836 г. английският химик Джон Даниел подобрява елемента Волта, като поставя цинкови и медни електроди в разтвор на сярна киселина. Този дизайн стана известен като "елемент Даниел".

През 1859 г. френският физик Гастон Планте изобретява оловно-киселинната батерия. Този тип клетки все още се използват в автомобилните акумулатори и до днес.

Започнете промишлено производствоПървични химически източници на ток е основана през 1865 г. от французина J. L. Leklanshe, който предлага манганово-цинкова клетка със солен електролит.

През 1890 г. в Ню Йорк Конрад Хюберт, емигрант от Русия, създава първото джобно електрическо фенерче. И още през 1896 г. компанията National Carbon започва масово производство на първите в света сухи елементи Leklanshe "Columbia". Галваничният елемент с най-дълъг живот е цинково-сярна батерия, произведена в Лондон през 1840 г.

До 1940 г. елементът манган-цинкова сол е практически единственият използван химически източник на ток.

Въпреки появата в бъдеще на други първични източници на ток с по-високи характеристики, клетката от манган-цинкова сол се използва в много голям мащаб, до голяма степен поради относително ниската си цена.

В съвременните химически източници на ток се използват:

като редуциращ агент (на анода) - олово Pb, кадмий Cd, цинк Zn и други метали;

като окислител (на катода) - оловен (IV) оксид PbO2, никелов хидроксид NiOOH, манганов (IV) оксид MnO2 и други;

като електролит - разтвори на основи, киселини или соли.
Батерийно устройство

Съвременните галванични клетки външно нямат много общо с устройството, създадено от Алесандро Волта, но основният принцип остава непроменен. Батериите произвеждат и съхраняват електричество. В сухата клетка има три основни части, които захранват уреда. Това е отрицателен електрод (-), положителен електрод (+) и електролит между тях, който е смес химически вещества. Химичните реакции карат електроните да текат от отрицателния електрод през инструмента и след това обратно към положителния електрод. Благодарение на това устройството работи. Тъй като химикалите се изразходват, батерията се изтощава.

Корпусът на батерията, който е изработен от цинк, може да бъде покрит отвън с картон или пластмаса. Вътре в кутията има химикали под формата на паста, а някои батерии имат въглеродна пръчка в средата. Ако мощността на батерията падне, това означава, че химикалите са изчерпани и батерията вече не може да произвежда електричество.

Презареждането на такива батерии е невъзможно или много нерационално (например, за да заредите някои видове батерии, ще трябва да изразходвате десетки пъти повече енергия, отколкото те могат да съхраняват, докато други видове могат да натрупат само малка част от първоначалния си заряд). След това батерията ще трябва само да бъде изхвърлена в кошчето.

Повечето съвременни батерии са разработени още през 20 век в лаборатории големи компанииили университети.
експериментална част

Учените казват, че ако в къщата ви спре електричеството, можете да осветите дома си с лимони за известно време. Наистина във всеки плод и зеленчук има електричество, защото те зареждат нас, хората, с енергия, когато се консумират.

Но не сме свикнали да вярваме на всички, затова решихме да го проверим на практика. И така, за да създадем "вкусна" батерия, взехме:

• 
  лимон, ябълка, лук, сурови и варени картофи;
• 
  няколко медни пластини от електростатичния комплект - това ще бъде нашият положителен полюс;
• 
  поцинковани плочи от същия комплект - за създаване на отрицателен полюс;
• 
  жици, скоби;
• 
  миливолтметри, волтметри
• 
  амперметри.
• 
  електрическа крушка на стойка, предназначена за напрежение 2,5 V и ток 0,16A.

Резултатите от експеримента въведохме в таблицата.

Ако използвате не сурови, а варени картофи, мощността на устройството ще се увеличи 4 пъти.

Решихме да проучим как напрежението и токът зависят от разстоянието между електродите. За да направят това, те взеха варен картоф, промениха разстоянието между анода и катода и измериха напрежението и тока на батерията. Резултатите от експеримента бяха въведени в таблицата.

След това решихме да направим батерия от два, три, четири картофа. След като предварително увеличиха разстоянието между електродите до максимум, картофите бяха последователно включени във веригата. Резултатите от експеримента бяха въведени в таблицата.

Затова планираме допълнително да разберем по какви начини е възможно да увеличим силата на тока във веригата и да накараме електрическата крушка да свети.

От известно време наблюдаваме нашите "вкусни" батерии. Резултатите от измереното напрежение на батериите бяха въведени в таблицата:

Заключение:постепенно напрежението на всички "вкусни" батерии намалява. Засега все още има напрежение върху ябълка, лук и варени картофи.

Изваждайки медни и цинкови пластини от плодове и зеленчуци, забелязахме, че те са силно окислени. Това означава, че киселината е реагирала с цинк и мед. Поради това химическа реакцияи протичаше много слаб електрически ток.

Наскоро израелски учени изобретиха нов източник на чиста електроенергия. Като източник на енергия за необичайна батерия изследователите предложиха да се използват варени картофи, тъй като мощността на устройството в този случай ще се увеличи 10 пъти в сравнение със суровите картофи. Такива необичайни батерии могат да издържат няколко дни или дори седмици, а електричеството, което генерират, е 5-50 пъти по-евтино от това, получено от традиционните батерии и поне шест пъти по-икономично от керосиновата лампа, когато се използва за осветление.

Индийските учени решиха да използват плодовете, зеленчуците и техните отпадъци, за да нахранят едно просто домакински уреди. Батериите съдържат рециклирана бананова паста вътре, портокалови кории други зеленчуци или плодове, в които са поставени цинкови и медни електроди. Новостта е предназначена предимно за жителите на селските райони, които могат да приготвят свои собствени плодове и зеленчукови съставки, за да презаредят необичайни батерии.

Изводи:

1 Запознахме се с устройството на батерията и неговите изобретатели.

2. Научихме какви процеси протичат вътре в батерията.

3. Изработени зеленчукови и плодови батерии

4. Научихме се да определяме напрежението вътре в „вкусната“ батерия и силата на тока, създадена от нея.

5. Забелязахме, че напрежението между електродите и силата на тока нарастват с увеличаване на разстоянието между тях. Токът на късо съединение е малък, т.к вътрешното съпротивление на батерията е високо.

6. Открихме, че напрежението на клемите на батерия, съставена от няколко зеленчука, расте, а токът намалява. Токът е твърде слаб, за да запали крушката.

7. В сглобената верига крушката не можеше да свети, т.к тока е малък.

Препратки:
1 енциклопедичен речникмлад физик. -М .: Педагогика, 1991

2 О. Ф. Кабардин. Справочни материалипо физика.-М.: Образование 1985г.

3 Енциклопедичен речник млад техник. -М .: Педагогика, 1980.

4 сп. "Наука и живот", бр.10, 2004г.

5 А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Електродинамика.-М.: Наука 1976.

6 Кирилова И. Г. Книга за четене по физика - Москва: Образование 1986.

7 сп. "Наука и живот", бр.11, 2005г.

8 Н. В. Гулия. Удивителна физика - Москва: "Издателство на НЦ ЕНАС" 2005 г

Интернет ресурс.

Съвременният живот преминава под знака на електричеството, което е навсякъде. Страшно е дори да си помислим какво ще се случи, ако всички електрически уреди внезапно изчезнат или се повредят. електроцентрали различни видове, разпръснати по света, редовно захранват с ток Електричество на мрежата, устройства за хранене на работа и у дома. Човек обаче е устроен така, че никога не е доволен от това, което има. Да бъдеш вързан с жица към електрически контакт е твърде неудобно. Спасение в тази ситуация са устройства, които захранват електрически фенерчета, мобилни телефони, фотоапарати и други устройства, които се използват далеч от източника на електричество. Дори малките деца знаят, че името им е батерии.

Строго погледнато, общоприетото име "батерия" не е напълно правилно. Той комбинира няколко вида източници на електроенергия наведнъж, предназначени за автономно захранване на устройството. Това може да бъде единична галванична клетка, батерия или комбинация от няколко такива клетки в батерия за увеличаване на отстраненото напрежение. Именно тази връзка породи името, познато на нашето ухо.

Батериите и галваничните елементи и акумулаторите са химически източник на електрически ток. Първият такъв източник е изобретен, както често се случва в науката, случайно от италианския лекар и физиолог Луиджи Галвани в края на 18 век.

Въпреки че електричеството като феномен е познато на човечеството от древни времена, в продължение на много векове тези наблюдения нямаха ефект. практическо приложение. Едва през 1600 г. английският физик Уилям Гилбърт публикува трактат„За магнита, магнитните тела и големия магнит на Земята“, където са обобщени известните по това време данни за електричеството и магнетизма, а през 1650 г. Ото фон Герике създава електростатична машина, която представлява сярна топка, монтирана върху метална прът. Век по-късно холандецът Питер ван Мушенбрук за първи път успява да натрупа малко количество електричество, използвайки "Лайденския буркан" на първия кондензатор. Той обаче беше твърде малък за сериозни експерименти. Учени като Бенджамин Франклин, Георг Ричман, Джон Уолш са се занимавали с изследване на "естественото" електричество. Работата на последния върху електрическите лъчи заинтересува Галвани.

Истинската цел на известния експеримент на Галвани, който революционизира физиологията и завинаги вписа името си в науката, сега никой няма да си спомни. Галвани направи дисекция на жабата и я постави на масата, където стоеше електростатичната машина. Неговият асистент случайно докоснал отворения бедрен нерв на жабата с върха на скалпела и мъртвият мускул внезапно се свил. Друг асистент забеляза, че това се случва само когато искра бъде премахната от машината.

Вдъхновен от откритието, Галвани започва методично да изследва открития феномен - способността на мъртво лекарство да демонстрира жизнени контракции под въздействието на електричество. След цяла поредица от експерименти Галвани получава особено интересен резултат с помощта на медни куки и сребърна пластина. Ако куката, която държи крака, докосне плочата, кракът, докосвайки плочата, веднага се свива и се повдига. След като загубиха контакт с плочата, мускулите на стъпалото веднага се отпуснаха, отново паднаха върху плочата, отново се свиха и се издигнаха.

Луиджи Галвани. Илюстрация за списание. Франция. 1880 г

И така, в резултат на поредица от старателни експерименти беше открит нов източник на електричество. Самият Галвани обаче не смята, че причината за открития от него феномен е контактът на разнородни метали. Според него самият мускул служи като източник на ток, който се възбужда от действието на мозъка, предавано по нервите. Откритието на Галвани предизвика сензация и доведе до много експерименти в различни клонове на науката. Сред последователите на италианския физиолог е неговият сънародник физик Алесандро Волта.

През 1800 г. Волта не само дава правилно обяснение на феномена, открит от Галвани, но също така проектира устройство, което се превръща в първия в света изкуствен химически източник на електрически ток, прародител на всички съвременни батерии. Състои се от два електрода, анод, съдържащ окислител, и катод, съдържащ редуциращ агент, в контакт с електролит (сол, киселинен или алкален разтвор). Потенциалната разлика между електродите съответства в този случай на свободната енергия на редокс реакцията (електролиза), по време на която електролитните катиони (положително заредени йони) се редуцират и анионите (отрицателно заредени йони) се окисляват на съответните електроди. Реакцията може да започне само ако електродите са свързани с външна верига (Волта ги свързва с обикновена жица), по която свободните електрони преминават от катода към анода, създавайки по този начин разряден ток. И въпреки че съвременните батерии нямат много общо с устройството на Волта, принципът на тяхната работа остава същият: това са два електрода, потопени в електролитен разтвор и свързани с външна верига.

Изобретението на Волта даде значителен тласък на изследванията, свързани с електричеството. През същата година учените Уилям Никълсън и Антъни Карлайл разлагат водата на водород и кислород с помощта на електролиза, малко по-късно Хъмфри Дейви открива по същия начин металния калий.

Експериментите на Галвани с жаба. Гравюра от 1793г

Но на първо място, галваничните клетки несъмнено са най-важният източник на електрически ток. От средата на 19 век, когато се появяват първите електрически уреди, масовото производство на химически елементихранене.

Всички тези елементи могат да бъдат разделени на два основни типа: първични, при които химичната реакция е необратима, и вторични, които могат да се презареждат.

Това, което свикнахме да наричаме батерия, е първичен химически източник на ток, с други думи, елемент, който не може да се презарежда. Първите батерии, пуснати в масово производство, са манганово-цинкови батерии, изобретени през 1865 г. от французина Жорж Лекланше със сол и след това със сгъстен електролит. До началото на 40-те години това е практически единственият използван тип галванични клетки, който поради ниската си цена все още се използва широко. Тези батерии се наричат ​​сухи или въглеродно-цинкови клетки.

Гигантска електрическа батерия, проектирана от W. Wollaston за експериментите на X. Davy.

Схема на работа на изкуствен химически източник на ток А. Волта.

През 1803 г. Василий Петров създава най-мощната волтова колона в света, използвайки 4200 метални кръга. Той успява да развие напрежение от 2500 волта, както и да открие такова важно явление като електрическа дъга, която по-късно се използва в електрическото заваряване, както и за електрическо запалване на експлозиви.

Но истинският технологичен пробив беше появата на алкалните батерии. Въпреки че според химичен съставте не се различават много от елементите на Leclanchet и тяхното номинално напрежение е леко повишено в сравнение със сухите клетки, поради фундаментална промяна в дизайна, алкалните клетки могат да издържат четири до пет пъти по-дълго от сухите, но при определени условия.

Най-важната задача при разработването на батериите е да се увеличи специфичният капацитет на клетката, като същевременно се намалят нейните размери и тегло. За тази цел търсенето на нов химически системи. Най-високотехнологичните първични клетки днес са литиевите. Техният капацитет е два пъти по-голям от сухите клетки, а експлоатационният живот е много по-дълъг. Освен това, докато сухите и алкалните батерии се разреждат постепенно, литиевите батерии държат напрежение почти през целия си живот и едва след това рязко го губят. Но дори и най-добрата батерия не може да достигне ефективността на акумулаторна батерия, която се основава на обратимостта на химическа реакция.

За възможността за създаване на такова устройство започва да се мисли през 19 век. През 1859 г. французинът Гастон Планте изобретява оловно-киселинната батерия. Електрическият ток в него възниква в резултат на реакциите на олово и оловен диоксид в среда на сярна киселина. По време на текущото генериране разредената батерия консумира сярна киселина, образувайки оловен сулфат и вода. За да го заредите, е необходимо да прекарате тока, получен от друг източник през веригата обратна страна, докато водата ще се използва за образуване на сярна киселина, освобождавайки олово и оловен диоксид.

Въпреки факта, че принципът на работа на такава батерия е описан отдавна, масовото й производство започва едва през 20 век, тъй като за презареждане на устройството е необходим ток с високо напрежение, както и спазване на редица други условия . С развитието на електрическите мрежи оловно-киселинните батерии станаха незаменими и все още се използват в автомобили, тролейбуси, трамваи и други електрически транспортни средства, както и за аварийно захранване.

Много малки домакински уреди също работят с "батерии за многократно зареждане", акумулаторни батерии, които са със същата форма като невъзобновяемите галванични клетки. Развитието на електрониката зависи пряко от напредъка в тази област.

Батерия J. Leclanchet.

Суха батерия.

Мобилен телефон, цифров фотоапарат, навигатор, мобилен компютър и други подобни устройства в XXI век. вече няма да изненадате никого, но появата им стана възможна само с изобретяването на висококачествени компактни батерии, чийто капацитет и експлоатационен живот се увеличават всяка година.

Никел-кадмиевите и никел-металхидридни батерии бяха първите, които замениха галваничните клетки. Техният значителен недостатък беше "ефектът на паметта" - намаляване на капацитета, ако зареждането се извършва с ненапълно разредена батерия. Освен това те постепенно губят заряд дори при липса на товар. Тези проблеми до голяма степен са разгледани при разработването на литиево-йонни и литиево-полимерни батерии, които сега са повсеместни в мобилните устройства. Техният капацитет е много по-висок, зареждат се без загуба по всяко време и държат заряда добре в режим на готовност.

Преди няколко години във фондове средства за масова информацияизтекоха слухове, че американски учени са се доближили до изобретяването на "вечната батерия" на бета-волтаичната клетка, източникът на енергия в която са радиоактивни изотопи, излъчващи бета-частици. Предполага се, че такъв източник на енергия ще позволи мобилен телефонили лаптоп да работи без презареждане до 30 години. Освен това в края на експлоатационния си живот нетоксичната и нерадиоактивна батерия ще остане абсолютно безопасна. Появата на това чудо устройство, което без съмнение ще революционизира индустрията, ще удари много силно джобовете на традиционните производители на батерии, може би затова все още не е на рафтовете.

Модерно устройство за зареждане на акумулаторни АА клетки.

История на батерията.

Ако проследим историята на батериите, очевидно е, че Алесендро Волта е първият, който прави крачка към създаването им, но не се досеща как да направи получената от него галванична клетка акумулаторна. Друг немски учен Вилхелм Зинстеден наблюдава ефекта от получаването постоянен токпри потапяне на оловни плочи в сярна киселина, но не направи изводи от това, които могат да бъдат приложени на практика.

Създаването на батерията дължим на французите. Френският учен Гастон Плант създава през 1859 г. своя прототип - оловно-киселинна батерия, която за разлика от галваничната може да се презарежда.

Американският изобретател на електрическата крушка Томас Едисън се интересува от свойствата на акумулаторната батерия. Той е първият, който дава идеята за използване на батерии за нуждите на транспорта и допринася за стартирането на производството на автомобилни акумулатори. Едисън беше не само велик учен, но и практичен мислител. Благодарение на него електричеството наистина стана в услуга на човечеството.

Оттогава същността на процеса на съхранение на енергия в оловно-киселинна батерия не се е променила изобщо, променили са се само материалите, използвани при нейното производство. Старите кутии за батерии от ебонит са заменени с модерни полипропиленови. Ебонитът е по-малко удароустойчив материал, освен че полипропиленът е много по-евтин.

Съвременен автомобилен акумулатор.

Съвременният автомобилен акумулатор е старите решетъчни порести оловни пластини (едната е олово, другата е оловен диоксид), потопени в електролит, приготвен от смес от дестилирана вода и сярна киселина с много добавки, които подобряват свойствата му. Но най-новите технологии, използвани в производството на автомобилни батерии, значително подобряват тяхната работа. Те намаляват корозията, увеличават експлоатационния живот на батериите, подобряват приемането и връщането на електрически заряд, намаляват загубата на вода и отделянето на активната маса, увеличават температурен режимчрез повишаване на устойчивостта на замръзване. Някои допълнителни устройства, като индикатори, ви позволяват да следите степента на зареждане на батерията.

Най-важното предимство на съвременните батерии може да се нарече увеличаване на стойностите на стартовия ток, което осигурява стабилно стартиране на двигателя при всякакви температурни условия и др. дългосроченобслужване чрез намаляване на саморазреждането.

Според археолозите първите батерии са се появили преди 2000 години. При разкопки в Ирак открили глинена ваза, пълна с битум, в която били вградени медна и желязна пръчка. Трудно е да се каже дали това наистина е било използвано като източник на електричество - това са само спекулации.

Първата съвременна батерия може с право да се нарече устройство, създадено от италианския физик Алесандро Волта през 1800 г.

„Волтовият стълб“ представлява купчина плочи от различни метали – цинк и мед. Между тях беше поставена кърпа, напоена с киселина. Химическата реакция между елементите на Волтовия стълб създава електричество.

Неговата работа се основава на предположенията на Луиджи Галвани, който експериментира с жаба, като донесе метални ленти на крака й.

Въпреки това Л. Галвани прави погрешни изводи, като решава, че самото животно има електричество, наричайки го "животински електричество". А. Волта правилно разбра, че разрядът е възникнал поради факта, че кракът, който е между две метални ленти, е мокър и служи като проводник.

С името на Л. Галвани, Волтовият стълб и други източници на електричество от този тип са наречени Елементът на Галвани или Галваничният елемент. Това всъщност е по-правилното име за такива устройства, тъй като батерията е батерия, т.е. поредица от свързани помежду си галванични клетки. И единицата за напрежение, която дава галваничният елемент, се нарича "волт" в чест на Алесандро Волта.

Как работи батерията

В много отношения принципът на работа на батерията е същият като в изобретението на Волта, въпреки технологичния напредък в производството им. Всяка батерия е подредена по подобен начин, изисква три елемента, между които протича химическа реакция, в резултат на което възниква електричество: електроди - анод, катод и електролит.

Всички тези елементи присъстваха първоначално във "Волтовия стълб". Анодът, който е източник на електрони, най-често е цинк. Електролит - като правило, специално вещество (сол, основа), чрез което се осъществява взаимодействието на електродите един с друг. Анодът се обозначава с "-" (минус), а катодът с "+" (плюс).

Какви са батериите?

Батериите са основно солни и алкални. В тях не се използват течни електролити, те се сгъстяват по определен начин, например с помощта на нишесте.

Солни батерии, изобретен през 1865 г. - най-евтиният за производство, те използват въглища, цинк и амониев хлорид (като електролит) за производството си. В допълнение към лекотата на производство и ниската цена, те имат такива недостатъци като окисляване, осоляване на цинковата обвивка, което прави солената батерия неизползваема.

Те са обозначени като алкални, съхраняват се по-дълго и дават по-стабилно напрежение.

По принцип това са едни и същи солни батерии, но разликата между солните и алкалните батерии е, че елементите в тях са подредени в обратен ред, а цинкът е в прахообразно състояние, което увеличава контакта между клетките на батерията и ги прави по-надеждни. Алкалните батерии имат много по-голям капацитет на зареждане, което им позволява да се използват в енергоемки устройства ( цифрови фотоапарати, фенерчета, електронни играчки с електродвигатели и др.). Те са издръжливи, по-добре се справят с работа при ниски температури.

Най-модерният литиеви батерии(литият е част от анода), които са издръжливи и безопасни за употреба, но са по-скъпи за производство.

Техните предимства пред алкалните батерии включват възможността да създават най-плоските батерии, да произвеждат батерии с голям брой опции за напрежение, издръжливост - в някои устройства те могат да работят до 15 години! Те се използват в ръчен часовник, калкулатори, памет на дънната платка на компютъра и други устройства.

Проблемът с всички батерии е необратимостта на химичните реакции. При употреба или с течение на времето анодът се разрушава или покрива с продукти на окисляване и спира да работи. В такива случаи казваме, че батерията е изтощена. Но напредъкът не стои неподвижен - оказа се, че чрез комбиниране по определен начин на веществата, които изграждат батерията, е възможно чрез преминаване на ток през нея да се върне в предишното й състояние. Такива батерии се наричат ​​акумулатори - работата на батерията в тях се възстановява чрез преминаване на електричество в обратна посока, от катода към анода. А самия процес всички знаем като „зареждане“, т.е. батерията се "зарежда". Разбира се, конвенционалните батерии, разгледани по-горе, не могат да се зареждат, те не са пригодени за това - това може да доведе до тяхното изтичане или експлозия.

Днес в нашето "училище за поправки" - разговор за батериите.

Какво бихме правили без тези „вълшебни пръчици“, които ни позволяват да използваме електричество там, където няма контакти и жици! Взимаме фенерче с нас в гората, слушаме музика на плажа, винаги имаме фотоапарат под ръка на път, а децата носят движещи се играчки навън ... И батериите работят навсякъде!

Но откъде идва електрическият ток в тези малки тръбички, който кара всички устройства да работят? Нека се опитаме да го разберем.

Първо, отново ще слушаме fixie за батериите и ще гледаме клип, направен от режисьора-аниматор Алексей Будовски. И тогава - нека да поговорим за това как са подредени батериите и за историята на тяхното изобретение.

Обичайната, "еднократна" батерия има друго име - "галванична клетка". Електрическият ток в него се появява поради химическото взаимодействие на веществата.

За първи път този метод за генериране на електричество е изобретен от известния италиански физик Алесандро Волта. В негова чест е наречена единицата за измерване на електрическо напрежение 1 волт.

А името "галванична клетка" е дадено в чест на италианския физиолог Луиджи Галвани от Болоня. Още през 1791 г. той прави важно наблюдение - само че не успя да го изтълкува правилно. Галвани забеляза, че тялото на мъртва жаба потръпва под въздействието на електричество - ако я поставите близо до електрическа машина, когато от нея изхвърчат искри. Или ако докосне само две метални предмети. Но Галвани смята, че това електричество е в тялото на самата жаба. И той нарече това явление „животински електричество“. Волта повтори експериментите на Галвани, но с по-голяма точност. Той забелязал, че ако мъртва жаба докосне предмети от един метал - например желязо - не се наблюдава ефект. За да бъде успешен експериментът, винаги са били необходими два различни метала. И Волта заключи, че появата на електричество се дължи на взаимодействието на две различни метали, между които се образува химическа реакция (с помощта на проводник, който се оказва тялото на жабата в опитите на Галвани).

След много експерименти с различни метали, Волта проектира колона от плочи от цинк, мед и филц, напоени с разтвор на сярна киселина. Той постави цинк, мед и филц един върху друг в този ред: на дъното имаше медна плоча, филц върху нея, след това цинк, отново мед, филц, цинк, мед, филц и т.н.

И в резултат колоната се оказа заредена в долния край с положително електричество, а в горния край с отрицателно електричество.

Сега вземете обикновена батерия и вижте: ще видите, че на единия й край е нарисуван плюс, а на другия - минус. Това е почти същият "Волтов стълб". Само за двеста години той е станал много по-малък. Първият, направен от Алесандро Волта, беше висок половин метър. Представете си такава огромна батерия!

Това изобретение се превърна в сензация - казаха за него, че "това е снаряд, по-прекрасен от който човек никога не е измислял, без да се изключват дори телескоп и парна машина". В крайна сметка това беше първият химически източник на ток в историята, подходящ за практическа употреба.

За най-любопитните

Съвременните батерии са подредени, разбира се, малко по-различно - те вече нямат метални дискове или филцови плочи, напоени с киселинен разтвор. Но принципът е същият - батерията съдържа химически реагенти, които включват два различни метала. Батерията има два електрода - положителен (анод) и отрицателен (катод). Между тях има електролитна течност: разтвор, който провежда добре електричество и участва в химическа реакция. Когато металите започнат да взаимодействат чрез този разтвор, има движение на заредени частици от анода към катода - и Електрическа енергия.

За експериментатори

Ние си правим "Волтов стълб"

Можете да опитате - само с възрастни! - у дома си направете свое малко подобие на Волтовия стълб.

Ще имаш нужда:

1) Монети, винаги медни (руски 50 и 10 копейки, чисти!)
2) Оцет, или разтвор на лимонена киселина, или много силно солена вода(електролит)
3) Алуминиево фолио
4) Хартия
5) Устройство, което измерва електрическо напрежение - мултицет.

Взимаме лист хартия и го нарязваме на квадрати, за да могат да затворят монетата. Накиснете хартиените квадрати в електролит. След това започваме да изграждаме батерия. Добавяме компонентите по схемата монета - лист хартия - лист фолио - монета - лист хартия - лист фолио - ... и т.н.

Повтаряме операцията, докато свърши търпението / фолиото / монетите / електролита. Когато нещо свърши, вземаме мултицет и измерваме напрежението.