Батареї часто помилково сприймаються як єдиний монолітний об’єкт, але насправді вони є набором невеликих електрохімічних елементів, що працюють узгоджено. У своїй основі ці пристрої виконують певну «алхімію»: вони перетворюють накопичену хімічну енергію на електричний струм. Хоча термін «батарея» технічно відноситься до набору елементів, на практиці його зазвичай використовують для позначення одного елемента, наприклад батареї типу АА в пульті дистанційного керування або модуля, що живить великий електромобіль.
Як працює струм
Усередині елементів відбуваються дивовижні процеси. Два електроди (негативний та позитивний) розділені електролітом. Цей електроліт є середовищем, що дозволяє іонам переміщатися між електродами. Він може являти собою вільно поточну рідину (так звані «мокрі» елементи) або пасту, що утримується в матеріалі, що абсорбує (так звані «сухі» елементи).
Підключення пристрою до батареї замикає ланцюг. Відбувається хімічна реакція. Електрони звільняються від негативного полюса і проходять через зовнішні ланцюги (дроти та компоненти пристрою), перш ніж досягти позитивного полюса. Цей потік електронів називається електричним струмом.
Напруга, яку ви отримуєте від батареї, визначається двома факторами: спеціальною хімією, що використовується в електродах, та кількістю елементів, з’єднаних послідовно. З’єднання елементів послідовно збільшує напругу. Однак фактичний струм, що протікає визначається загальним опором ланцюга, включаючи внутрішній опір самої батареї і розміри електродів.
Мокрі та сухі: де криється сила
Загалом батареї можна класифікувати залежно від стану електроліту. Мокрі елементи містять вільний рідкий електроліт. Вони дуже довговічні і часто використовуються в додатках, де потрібні високий струм та надійність. Наприклад, свинцево-кислотні акумулятори під капотом вашого автомобіля або спеціалізовані батареї, що використовуються в морській, гірничодобувній та військовій техніці.
Сухі батареї, з іншого боку, використовують абсорбуючі матеріали для утримання електроліту дома. Це робить їх більш безпечними для транспортування та зручними для використання у портативних пристроях. Типовими прикладами є цинк-вуглецеві та лужні батареї, що використовуються у ліхтариках та годинниках.
Перезаряджувані та одноразові
Не всі батареї однакові з точки зору терміну служби. Деякі розраховані на одноразове використання. Звичайні сухі батареї (наприклад, упаковки по 4 штуки, куплені у продуктовому магазині) не підлягають перезарядженню. Коли хімічна реакція завершена і вихідні матеріали витрачені, акумулятор розряджається. Такі батареї часто зустрічаються в пристроях з низьким енергоспоживанням, де ціна варіанта, що перезаряджається, не виправдана.
Інші батареї призначені для заряджання. Ця оборотність є ключем до сучасної портативної технології. Найочевидніший приклад – автомобільний акумулятор. Він забезпечує високий пусковий струм, необхідний запуску двигуна, і заряджається генератором під час руху. Крім того, кілька батарей, що перезаряджаються, працюють у бездротових пристроях, від дрилів до пилососів. Спеціальні моделі також використовуються у військовому та авіаційному устаткуванні, де надійність та продуктивність не можуть бути компрометовані.
Підключення має значення
Спосіб підключення кількох батарей впливає на їхню роботу. З’єднання їх послідовно (підключення позитивного полюса одного до негативного наступного полюса) збільшує загальну напругу. Це корисно, коли потрібний більший тиск для протікання струму через ланцюг з високим опором.
Якщо ви підключите їх
