Современный мир, во всем его величии и сложности, работает на шокирующе первобытной силе, которая текла через человеческие тела задолго до того, как был создан первый двигатель. Электричество, та самая сила, которая заставляла биться человеческие сердца до тех пор, пока они бились, сегодня течет по венам цивилизации, питая небоскребы, в которых мы работаем, и телефоны в наших карманах.
Хотя великие производители электричества, такие колоссы, как плотина Гувера, могут быть наиболее впечатляющими, человеческое мастерство в использовании электрических токов, возможно, наиболее впечатляет в форме батарей. Маленькие, чтобы поместиться на кончике пальца, батарейки питают многие устройства, которыми мы пользуемся каждый день: телефоны, ноутбуки, фонарики, часы. Они являются вездесущей частью жизни уже несколько десятилетий, но многие ли из нас знают, как они работают?
Под их простой внешностью скрывается простой механизм
Типичная щелочная батарея многим знакома, по крайней мере, снаружи. Как правило, батарея заключена в металлический цилиндр и имеет два конца, помеченные как + (положительный) и – (отрицательный). Два конца батареи представляют собой клеммы, подключенные к электродам внутри батареи: положительный конец подключается к катоду, а отрицательный конец подключается к аноду.
Разделитель внутри батареи не позволяет им соприкасаться, позволяя электричеству течь между ними. Между двумя концами находится электролитная паста, вещество, которое обеспечивает прохождение электрического тока.
Электроны, естественно, хотят течь от отрицательного конца (где есть избыточные электроны) к положительному концу (где есть открытые места для электронов), однако они не могут этого сделать, потому что сепаратор блокирует их путь. При соединении положительного и отрицательного концов партии образуется цепь, позволяющая протекать электрическому току.
Когда батарея подключается к устройству, такому как фонарик или пульт дистанционного управления, цепь замыкается, и в аноде и катоде происходят химические реакции. В аноде происходит реакция окисления, когда ионы соединяются с анодом и выделяют электроны. На катоде происходит реакция восстановления, при этом ионы и электроны образуют соединения.
В этих окислительно-восстановительных реакциях электроны перетекают от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду.
В щелочной батарее анод сделан из цинка, а катод - из диоксида марганца. Электроды в этих батареях со временем изнашиваются. Аккумуляторы обычно изготавливаются из литий-ионных. При подключении для перезарядки поток электричества меняет направление, возвращая анод и катод в исходное состояние.
Краткая история аккумуляторов
Самый ранний объект, напоминающий батарею, возможно, был построен еще в 3 веке нашей эры в виде глиняных горшков, обнаруженных в 1938 году немецким художником Вильгельмом Кенигом недалеко от Багдада. Внутри каждого горшка был железный стержень, обернутый в лист меди.
В банках было достаточно места, чтобы содержать какой-то раствор электролита, и поэтому Кениг полагал, что горшки были гальваническими элементами, которые, возможно, использовались жителями Сасанидской империи для гальванопокрытия, процесса использования электрического тока для получения металлического покрытия.
Конечно же, эксперименты, направленные на воссоздание этих устройств (в том числе один в популярном сериале « Разрушители мифов » ), показали, что конструкция может создавать небольшое напряжение, достаточное для гальванического покрытия. Несмотря на это, сегодня большинство археологов считают, что горшки использовались не как батареи в период их постройки, а скорее как сосуды для хранения священных свитков.
Металлические покрытия в период изготовления кувшинов наносились с помощью процесса огневого золочения, поэтому теория гальванического покрытия Кенига кажется неубедительной. Для какой бы цели ни были разработаны багдадские батареи, они, по крайней мере, представляют собой интересную диковинку, непреднамеренные протобатареи, построенные задолго до того, как ученые пришли к лучшему пониманию электрических токов.
Первая настоящая батарея была построена в 1800 году Алессандро Вольта. Когда он был профессором Павийского университета, Вольта работал с Луиджи Гальвани, биологом, который во время вскрытия лягушки обнаружил, что, когда его скальпель касается латунного крючка, удерживающего лягушку, ее лапки дергаются.
Гальвани (который вдохновил слово «гальванизировать») считал, что это свидетельство электрической силы, оживляющей жизнь, которую он назвал «животным электричеством». Вольта воспроизвел эксперимент Гальвани, но пришел к другому выводу: именно соединение между металлическим скальпелем и крючком, а не жизненная сила лягушки, производит электрический ток.
Исследования Вольты привели его к созданию гальванического столба, состоящего из дисков из цинка и серебра и картона, пропитанного соленой водой между ними. Соединив верхний и нижний диск проволокой, Вольта смог произвести электрический ток и заложить основу для будущих батарей. В честь работы Вольта единица измерения электрического потенциала известна как вольт.
Батарея в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, является относительно недавним изобретением. Работая в Union Carbide над линейкой аккумуляторов Eveready в 1950-х годах, инженер Льюис Урри получил то, что сегодня кажется чрезвычайно обыденным: сделать аккумуляторы для игрушек с длительным сроком службы.
Вместо того, чтобы улучшить существующую конструкцию, как ожидали его боссы, Урри решил создать новую батарею и в конечном итоге остановился на использовании смеси диоксида марганца и порошкообразного цинка.
Таким образом, Урри создал современную щелочную батарею, способную питать устройства экспоненциально дольше, чем предыдущие коммерческие батареи. Хотя первые щелочные батареи появились на рынке в 1959 году, частые усовершенствования сохраняют их жизнеспособность даже по сей день.
Друзья, а что вы думаете обо всем этом? Не забудьте написать в комментариях!
Спасибо, Что Дочитали Статью До Конца!
Вам также могут понравиться:
- Руководство по покупке 4K-телевизоров. Все, что вам нужно знать Часть 4
