Comment fonctionne une batterie: le principe de fonctionnement d'une batterie rechargeable et d'une batterie classique

Comment fonctionne une horloge murale, une télécommande de télévision ou un jouet d'enfant radiocommandé? La plupart des gens, sans hésitation, répondront - "à partir de piles" et auront, en principe, raison. Mais presque aucun d'entre eux ne sera en mesure de dire exactement comment la batterie portable est triplée, comment elle fonctions et sans lequel tout le processus de transfert du courant électrique de la batterie au consommateur final serait impossible. Comblons ce manque de connaissances ennuyeux.

Comment fonctionne la batterie

Afin de comprendre le principe de fonctionnement d'une batterie "doigt" classique, il est nécessaire d'avoir une idée générale de sa structure. Ainsi, toute batterie se compose de trois éléments principaux - l'anode, la cathode et l'électrolyte. De plus, ce dernier peut avoir pratiquement n'importe quel état d'agrégation: placé dans une solution saline la cathode et l'anode, en principe, sont aussi une "batterie", seulement d'une manière inhabituelle pour l'homme moyen de la rue forme.

Intéressant! Le soi-disant « pilier voltaïque », inventé par Alessandro Volta, possédait également tous les éléments nécessaires à la production de courant électrique. Il se composait de plaques de zinc et de cuivre empilées les unes sur les autres, entre lesquelles un tissu imbibé d'acide était placé en "couche".

L'anode dans de tels systèmes est la principale source d'électrons qui, comme nous le savons grâce au cours de physique de l'école, ont une charge négative. Les particules chargées négativement sont attirées par les particules positives, et dans ce cas, la surface de la cathode agit comme un "plus".

Mais pour l'émergence d'un courant électrique, cela ne suffit pas, car les électrons ont également besoin d'une sorte d'"autoroute" - un milieu qui favoriserait l'interaction de la cathode et de l'anode. C'est ici que l'électrolyte apparaît "sur la scène" - sel, alcali ou acide capable de conduire le courant.

Analysons le principe de fonctionnement avec un exemple précis: il existe une batterie conçue pour 18 volts. La tension entre les électrodes est stable jusqu'à ce qu'elle soit connectée au réseau. Dès qu'un consommateur apparaît (par exemple, une ampoule ordinaire), la tension commence à décroître progressivement, de l'électrode "négative" à Un courant "positif" commencera à circuler et une réaction chimique aura lieu dans l'électrolyte, visant à maintenir la différence de potentiel entre électrodes.

Référence. Plus le consommateur a besoin d'énergie, plus la réaction est intense à l'intérieur de la batterie et plus elle tombera rapidement en panne.

Comment fonctionne une batterie rechargeable, sa différence avec une batterie conventionnelle

Ainsi, nous avons examiné les batteries classiques « finger » et « little finger » et nous savons que la durée de vie de la plupart d'entre elles est strictement limitée (quoi qu'en disent les éminents fabricants). Mais qu'en est-il des batteries dites d'accumulateurs - des batteries rechargeables qui peuvent non seulement consommer de l'énergie pendant la réaction, mais aussi l'accumuler et la stocker pendant longtemps ?

Afin de comprendre le principe de la batterie, il faut se tourner vers la chimie. Prenons comme exemple... Un feu de charbon ordinaire. Peu importe à quel point la flamme peut être belle et envoûtante, tout chimiste qui l'observe sait que ce processus n'est qu'une réaction d'oxydation à long terme du carburant. La combustion du charbon interagit avec l'oxygène et à la suite de cette réaction, nous obtenons :

• gaz carbonique;
• léger;
• chaleureusement.

Et si les deux derniers points sont capables de réchauffer l'âme et le corps, alors nous ne pouvons en aucun cas utiliser le dioxyde de carbone, car c'est un sous-produit de la réaction, qui est en fait son déchet. La réaction d'oxydation s'arrête lorsque les éléments initiaux sont épuisés: l'oxygène et le charbon. L'arrêt de la réaction dans la batterie se produit de la même manière lorsque les substances de départ s'épuisent complètement et qu'il ne reste que des "déchets".

Dans la batterie, tout se passe un peu différemment. Le fait est que la réaction qui s'y déroule appartient à la catégorie des réversibles, c'est-à-dire que, dans certaines conditions, elle peut être "inversée" en ramenant toutes les substances à leur état d'origine. C'est la possibilité d'une réaction réversible dans la batterie qui permet de la charger.

Dans une batterie connectée au réseau, la réaction se déroule dans le sens inverse et le courant passe du "plus" au "moins", et non l'inverse. En conséquence, le produit de réaction forme les substances initiales et le propriétaire de la batterie reçoit l'énergie « récupérée » disponible dans un format portable. C'est tout!