Для школьников.
О работе гальванического элемента говорится в статье "Источники постоянного тока. Гальванический элемент. ЭДС источника".
Характеристикой гальванического элемента является его ЭДС, представляющая собой разность потенциалов между его электродами (или напряжение между его зажимами при разомкнутой внешней цепи).
В гальванических элементах происходит преобразование химической энергии в электрическую.
Внутри гальванических элементов работают сторонние силы, которые замыкают цепь.
Существуют и другие элементы, в которых может происходить не только превращение химической энергии в электрическую (прямой процесс), но и превращение электрической энергии в химическую (обратный процесс). Такие элементы называются аккумуляторами.
Аккумуляторы также состоят из положительных и отрицательных электродов, помещённых в раствор электролита.
В отличие от гальванических элементов аккумуляторы становятся источниками постоянного тока только после их зарядки от генераторов постоянного тока.
При разряде заряженного аккумулятора ток идёт из аккумулятора в сеть. В это время химическая энергия аккумулятора превращается в электрическую. Аккумулятор разряжается.
Работоспособность аккумулятора восстанавливается путём пропускания электрического тока в направлении обратном току разряда.
При зарядке аккумулятора, когда через него проходит ток от источника, в результате возникающих в аккумуляторе реакций происходит превращение электрической энергии источника в химическую энергию аккумулятора.
Более понятной работа аккумулятора станет при решении следующих задач.
Задача.
Аккумулятор подключен для зарядки к сети с напряжением 14 В. Внутреннее сопротивление аккумулятора 0,4 Ом. Какова электродвижущая сила ЭДС этого аккумулятора, если при зарядке через него проходит ток силой 5 А?
Аккумулятор при зарядке подключается так, как показано на рисунке. Зарядный ток в аккумуляторе должен идти в направлении обратном разрядному току (когда аккумулятор подключен к нагрузке)
Тогда напряжение стороннего источника постоянного тока минус ЭДС аккумулятора будет равно произведению силы разрядного тока на внутреннее сопротивление аккумулятора:
Отсюда ЭДС аккумулятора
Ответ: ЭДС аккумулятора равна 12 В.
Задача. Аккумуляторная батарея, разряженная до 12 В, подключена для зарядки к сети в 15 В. Какое дополнительное сопротивление должно быть включено в цепь для того, чтобы сила зарядного тока не превышала 1 А? Внутреннее сопротивление батареи 2 Ом.
Решение. Без дополнительного сопротивления
зарядный ток аккумулятора был бы равен
то есть 1,5 А. В условии задачи сказано, что зарядный ток не должен превышать 1 А. Тогда закон Ома для участка цепи с аккумулятором запишется так:
Отсюда
Ответ: чтобы зарядный ток не превышал 1 А, в цепь надо включить дополнительное сопротивление 1 Ом.
Таким образом, общим для аккумуляторов и гальванических элементов является то, что они используются в качестве источников постоянного тока, в которых химическая энергия превращается в электрическую. Но, в отличие от гальванического элемента, аккумуляторы становятся источниками тока только после их зарядки от генераторов постоянного тока. Ещё в аккумуляторах возможен процесс перехода электрической энергии в химическую, чего в гальванических элементах нет.
Принцип работы аккумуляторов рассмотрим после темы: "Электрический ток в электролитах".
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Решение задач на закон Ома для замкнутой цепи.
Следующая запись: Опыты по демонстрации напряжения на зажимах источника тока. Короткое замыкание.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.
