Principio di funzionamento della batteria

Come funziona un orologio da parete, un telecomando per la TV o un giocattolo per bambini radiocomandato? La maggior parte delle persone, senza esitazione, risponderà "dalle batterie" e, in linea di principio, avrà ragione. Ma è improbabile che qualcuno di loro possa dire come viene triplicata esattamente la batteria portatile, come funziona e senza la quale l'intero processo di trasmissione della corrente elettrica dalla batteria al consumatore finale sarebbe impossibile. Colmiamo questa fastidiosa lacuna di conoscenza.

Principio di funzionamento della batteria

Per comprendere il principio di funzionamento di una batteria AA convenzionale, è necessario avere una conoscenza generale della sua struttura. Pertanto, qualsiasi batteria è composta da tre elementi principali: anodo, catodo ed elettrolita. Inoltre, quest'ultimo può avere praticamente qualsiasi stato di aggregazione: il catodo e l'anodo posti in una soluzione salina, in linea di principio, sono anche una “batteria”, solo in una forma insolita per l'uomo medio.

Interessante! Anche la cosiddetta “colonna voltaica”, inventata da Alessandro Volta, conteneva tutti gli elementi necessari per la produzione di corrente elettrica. Era costituito da lastre di zinco e rame impilate una sopra l'altra, tra le quali veniva posto come “strato” un panno imbevuto di acido.

L'anodo in tali sistemi è la principale fonte di elettroni che, come sappiamo dal corso di fisica scolastica, hanno una carica negativa.Le particelle caricate negativamente sono attratte da quelle positive e in questo caso la superficie del catodo agisce come un "più".

Ma questo non è sufficiente affinché si verifichi una corrente elettrica, perché anche gli elettroni necessitano di una sorta di "autostrada" - un mezzo che supporti l'interazione tra catodo e anodo. È qui che "sul palco" appare l'elettrolita: un sale, un alcali o un acido in grado di condurre corrente.

Consideriamo il principio di funzionamento utilizzando un esempio specifico: c'è una batteria da 18 volt. La tensione tra gli elettrodi al suo interno è stabile finché non viene collegata alla rete. Non appena appare un consumatore (ad esempio, una normale lampadina), la tensione inizia a diminuire gradualmente, la corrente inizia a fluire dall'elettrodo "negativo" a quello "positivo" e nell'elettrolita si verifica una reazione chimica mirata a mantenendo la differenza di potenziale tra gli elettrodi.

Riferimento. Maggiore è l'energia richiesta dal consumatore, più intensa sarà la reazione all'interno della batteria e più velocemente si guasterà.

Come funziona una batteria ricaricabile, in cosa differisce da una normale

Quindi, abbiamo esaminato le classiche batterie "dito" e "mignolo" e sappiamo che la durata della maggior parte di esse è strettamente limitata (non importa cosa dicono i produttori famosi). Ma che dire delle cosiddette batterie: batterie del tipo a batteria che non solo possono consumare energia durante il processo di reazione, ma anche accumularla e immagazzinarla per lungo tempo?

Per comprendere il principio di funzionamento della batteria, è necessario rivolgersi alla chimica. Prendiamo come esempio... Un normale fuoco di carbone.Non importa quanto sia bella e affascinante la fiamma, qualsiasi chimico che la osservi sa che questo processo è solo una reazione a lungo termine dell'ossidazione del carburante. La combustione del carbone interagisce con l'ossigeno e come risultato di questa reazione otteniamo:

• diossido di carbonio;
• leggero;
• Caldo.

E se gli ultimi due punti sono in grado di riscaldare l'anima e il corpo, allora non possiamo utilizzare in alcun modo l'anidride carbonica, perché è un sottoprodotto della reazione, che è, appunto, i suoi rifiuti. La reazione di ossidazione si interrompe quando gli elementi di partenza: ossigeno e carbone si esauriscono. L'arresto della reazione in una batteria avviene esattamente allo stesso modo quando le sostanze di partenza sono completamente esaurite e rimangono solo i "rifiuti".

Nella batteria, tutto accade in modo leggermente diverso. Il fatto è che la reazione che si verifica in essa appartiene alla categoria dei reversibili, cioè in determinate condizioni può essere “invertita”, riportando tutte le sostanze al loro stato originale. È la possibilità che si verifichi una reazione reversibile nella batteria che ne consente la ricarica.

In una batteria collegata alla rete, la reazione procede nella direzione opposta e la corrente scorre dal “più” al “meno” e non viceversa. Di conseguenza, il prodotto della reazione forma le sostanze di partenza e il proprietario della batteria riceve l'energia “recuperata” disponibile in formato portatile. È tutto!