Come funziona la batteria: il principio di funzionamento della ricaricabile e convenzionale

Come funziona un orologio da parete, un telecomando della 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 quasi nessuno di loro sarà in grado di dire esattamente come viene triplicata una batteria portatile, come funziona funzioni e senza la quale l'intero processo di trasferimento di corrente elettrica dalla batteria al consumatore finale sarebbe impossibile. Colmiamo questa fastidiosa lacuna conoscitiva.

Come funziona la batteria

Per comprendere il principio di funzionamento di una batteria convenzionale "a dito", è necessario avere un'idea generale della sua struttura. Quindi, qualsiasi batteria è composta da tre elementi principali: anodo, catodo ed elettrolita. Inoltre, quest'ultimo può avere praticamente qualsiasi stato di aggregazione: posto in una soluzione salina il catodo e l'anodo, in linea di principio, sono anche una "batteria", solo in un modo insolito per l'uomo medio della strada modulo.

Interessante! Anche il cosiddetto "pilastro voltaico", inventato da Alessandro Volta, aveva tutti gli elementi necessari per la produzione di corrente elettrica. Consisteva in 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 della scuola, hanno una carica negativa. Le particelle con carica negativa sono attratte da quelle positive, e in questo caso la superficie del catodo funge da "più".

Ma per l'emergere di una corrente elettrica, questo non è sufficiente, perché anche gli elettroni hanno bisogno di una sorta di "autostrada" - un mezzo che supporterebbe l'interazione del catodo e dell'anodo. È qui che l'elettrolita appare "sulla scena": sale, alcali o acido in grado di condurre corrente.

Analizziamo il principio di funzionamento con un esempio specifico: esiste una batteria progettata per 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, dall'elettrodo "negativo" a La corrente "positiva" inizierà a fluire e nell'elettrolita avrà luogo una reazione chimica, volta a mantenere la differenza di potenziale tra elettrodi.

Riferimento. Più energia richiede il consumatore, più intensa è la reazione che scorre all'interno della batteria e più velocemente si guasterà.

Come funziona una batteria ricaricabile, la sua differenza da una convenzionale

Quindi, abbiamo esaminato le classiche batterie "dito" e "mignolo" e sappiamo che la durata della maggior parte di esse è strettamente limitata (qualunque cosa possano dire gli eminenti produttori). Ma che dire delle cosiddette batterie di accumulatori: batterie ricaricabili che non solo possono consumare energia durante la reazione, ma anche accumularla e conservarla a lungo?

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

• diossido di carbonio;
• leggero;
• calorosamente.

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

Nella batteria, tutto accade in modo leggermente diverso. Il fatto è che la reazione che avviene in esso appartiene alla categoria dei reversibili, cioè in determinate condizioni può essere "invertita" riportando tutte le sostanze al loro stato originale. È la possibilità di una reazione reversibile nella batteria che consente di caricarla.

In una batteria collegata alla rete, la reazione procede nella direzione opposta e la corrente scorre da "più" a "meno" e non viceversa. Di conseguenza, il prodotto di reazione forma le sostanze iniziali e il proprietario della batteria riceve energia "recuperata" disponibile in un formato portatile. È tutto!