ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА. НОВОЕ.
Автор-составитель: Лукьянец Жанна Владиславовна,
учитель физики высшей категории
МБОУ УСОШ №1 им.А.С.Попова г. Удомля Тверской обл.
Изучая тему 8 класса
«Источники электрического тока» можно заметить, что информация о гальванических
элементах морально устарела, поэтому нужны новые сведения. Работа над
совершенствованием батареек и аккумуляторов не прекращается ни на минуту, и
характеристики все время улучшаются. Например, новая химическая формула никель-цинк
(Nickel-Zinc), позволяет, по словам разработчиков, увеличить емкость в три раза
по сравнению с существующими щелочными батарейками.
В данной работе
собраны интересные факты в форме «вопрос-ответ» о батарейках.
Историческая справка:
Днем рождения батареи принято считать 1800 год, когда итальянский
физик Алессандро Вольта продемонстрировал свое изобретение — серебряные (Ag) и
цинковые (Zn) диски, между которыми находилась ткань, пропитанная кислотой. Это
был первый химический источник тока — «вольтов столб» или «батарея Вольта». В
дальнейшем серебряные диски стали заменять на более дешевые – медные. Однако, и
сегодня серебряно-цинковые дисковые элементы выпускаются в больших количествах
и их можно обнаружить в часах, калькуляторах, слуховых аппаратах. Восемь
дисковых батареек по 1,5 В помещенных в корпус образуют современный
12-вольтовый «вольтов столб».
В 1802 году профессор физики из Санкт-Петербурга Василий Владимирович Петров
создал самую большую в мире батарею из 4200 медных и цинковых дисков и получил
первую в мире «вольтову дугу». И сделал он это за семь лет до англичанина
Хэмпри Дэви, которому ошибочно приписывается первенство в этом открытии.
Несмотря
на разнообразие размеров, цветов, надписей и форм практически все широко
применяемые батарейки делятся на три основных типа:
Солевые — угольно-цинковые с солевым электролитом, напряжение одного
элемента 1,5 В
Щелочные (Alkaline) — марганцево-цинковые с щелочным электролитом,
напряжение одного элемента 1,5 В
Литиевые — имеют форму диска, напряжение одного элемента 3 В.
Вопрос: Откуда берутся батарейки на которых
написано 4,5; 9 или 17В?
Ответ: Все очень просто — такие батареи состоят из
нескольких последовательно соединенных гальванических элементов, помещенных в
один корпус. В 1950-х годах для работы ламповых приемников батарейки делались
напряжением от 45 до 90 В и весили много.
АККУМУЛЯТОР — это перезаряжаемый гальванический элемент
химический источник тока многоразового пользования,
работоспособность которого может быть восстановлена путем зарядки, т.е.
пропусканием тока в направлении, обратном направлению тока при разрядке.
В настоящее время в быту наибольшее распространение получили вида
аккумуляторов:
Никель-металлгидридные (обозначаются NiMH или МН-Accu) - напряжение
одного элемента 1,2 В (1.2V)
Никель-кадмиевые (обозначаются NiCd или NC-Accu или NiCad напряжение одного
элемента 1,2 В (1.2V)
Литий-ионные (обозначаются Li-Ion или Lithium Ion) — напряже одного элемента
3,6 В (3.6V).
У каждого вида аккумуляторов есть свои достоинства и недостатки.
Одним из важнейших параметров гальванических элементов является емкость —
энергия, которую может отдать гальванический элемент при разряде до некоторого
минимально допустимого напряжения. Емкость выражают произведением тока в
амперах на время работы в часах, т.е. в ампер-часах или миллиамперах-часах.
Например, 1800 мАч (1800 mAh). Чем больше емкость, тем дольше от этого элемента
будет работать ваше устройство.
При
расчете выгоды от использования аккумуляторов помимо стоимости самого
аккумулятора надо учитывать цену зарядного устройства (обычно окупается через
10 перезарядок) и стоимость потребляемой зарядным устройством электроэнергии.
Вопрос: Чем отличается батарейка от аккумулятора?
Ответ: напряжением, длительностью хранения заряда,
возможностью перезарядки. Батарейку, после того как она «села», можно
выбрасывать, а аккумулятор достаточно установить в зарядное устройство и через
некоторое время (от 1 часа до 48 часов, в зависимости от типа и емкости) можно
использовать дальше. Таких циклов перезарядки может быть от нескольких десятков
до нескольких тысяч. Т.е. один аккумулятор может заменить тысячи батареек.
Вопрос: Зачем тогда нужны батарейки?
Ответ: у них меньше цена при, зачастую, большей емкости. Они не так
капризны, как аккумуляторы, их не надо периодически «тренировать» — полностью
разряжать и снова заряжать. Они дольше хранятся. Срок годности у аккумуляторов
обычно не превышает 2 лет, не зависимо от того, работал он или просто лежал.
Есть устройства, где батарейка может работать несколько лет подряд, т.е. там
аккумулятор просто не нужен — он состарится прежде, чем его надо будет
перезаряжать
Вопрос: Что такое «эффект памяти»
аккумулятора?
Ответ: Это один из недостатков аккумуляторов. Если аккумулятор частично
разрядить и оставить в таком виде на хранение, то в нем произойдут химические
изменения части электролита. При следующей зарядке он «наберет» нужное
напряжение, но разряжаться при работе будет до того уровня, с которого его
начали заряжать. Т.е. он как бы «запомнил» тот уровень, с которого его начали
заряжать и разряжаться будет именно до него. «Эффект
памяти» уменьшает емкость аккумулятора. Наиболее сильно эффект проявляется у
NiCd аккумуляторов, в гораздо меньшей степени у NiMH и практически отсутствует
у Li-Ion.
Рекомендации по устранению этого недостатка:
• Хранить аккумуляторы в
прохладном месте в полностью разряженном состоянии.
• Раз в 3—6 месяцев проводить принудительные циклы зарядки — разрядки.
• Перед зарядкой аккумулятора его необходимо полностью разрядить. Производители
аккумуляторов постоянно работают над исключением в своих изделиях «эффекта
памяти».
Вопрос: Что означает «села» батарейка?
Ответ: Обычно так говорят и про
батарейки, и про аккумуляторы. Это означает, что в гальваническом элементе
ослабли или вовсе прекратились химические реакции, и он не в состоянии
вырабатывать ток для лампочки или другого прибора. Аккумулятор можно
перезарядить, а батарейку придется заменить на новую.
Вопрос: Как отличить
батарейку от аккумулятора одинакового размера?
Ответ: По напряжению.
У солевых (обычных) и щелочных (Alkaline) батареек оно кратно 1,5 вольтам (1,5
В; 3 В; 4,5 В;9 В), литиевые батареи имеют напряжение кратное 3 В.
У аккумуляторов оно кратно 1,2 вольта (1,2 В; 3,6 В; 7,2 В; 9,6 В; 12 В и т.д).
Кроме того, на аккумуляторах обязательно указывают тип (NiCd, NiMH, Li-ion и
т.п.) и то, что этот элемент перезаряжаемый («Rechargeable»). На батарейках
наоборот, пишут «Не заряжать!» («Do not recharge» или «Not rechargeable»).
Вопрос: Аккумулятор на мобильном телефоне полностью заряжен, но при первом
же входящем звонке телефон полностью выключается?
Ответ: Скорее всего, это проявление возросшего
выходного сопротивления аккумулятора. При входящем звонке резко возрастает ток
потребления, который создает большое падение напряжения на выходном
сопротивлении. В результате напряжение аккумулятора резко падает, телефон
воспринимает это как полный разряд аккумулятора и выключается. Надо менять
аккумулятор.
Вопрос: На что
ориентироваться при выборе батареек и аккумуляторов?
Ответ: Размер, тип элемента (солевые или
щелочные для батареек и NiMH или NiCd для аккумуляторов), напряжение и емкость.
Если батарейка щелочная (alkaline), то перед буквой R ставится буква L,
например, LR03 или LR6. Всего в мире выпускается более 500 типоразмеров
батареек и аккумуляторов, применяемых в фонарях, портативных радиоприемниках,
часах, видеокамерах, игрушках, фототехнике, радиотелефонах, сотовых телефонах.
Причем, каждая фирма вводит свое обозначение.
Вопрос: Действительно «алкалайновые»
батарейки работают до 10 раз дольше, чем обычные солевые?
Ответ: Щелочные (Alkaline)
элементы, в зависимости от производителя, могут работать в 3—10 раз дольше
солевых. Преимущество их неоспоримо при редко возникающих больших нагрузках,
например, в цифровом фотоаппарате или видеокамере, а вот для малопотребляющих
приборов, например настольных электронных часов, совсем не обязательно покупать
дорогие «алкалайновые» батарейки
Вопрос: как
утилизировать батарейки и аккумуляторы?
Ответ: их нельзя выкидывать с мусором, так как одна
батарейка способна загрязнить 20 кв метров земли. Могут погибнуть растения,
мелкие грызуны и насекомые. Сдавайте батарейки в спецприемники. Например, в
нашей школе организована бессрочная акция «СДАЙ БАТАРЕЙКУ - СПАСИ ПРИРОДУ».
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.