Что такое батарейка кратко
Батарейка и всё о ней
Батарейка — это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но, к сожалению, сегодня мало кого интересует её история, устройство, её виды. Давайте вместе разберёмся с этими и другими интересными вопросами о батарейке. А точнее «что такое батарейка», «как работает батарейка».
Повседневная жизнь не требует каких-то великих усилий для включения телевизора, калькулятора, для нормальной работы настенных часов, для работы компьютерной мыши и так далее. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время. Это понимает каждый здравомыслящий человек, но не каждый задаёт себе вопрос: «как из таких маленьких батареек совершается такой объём работы», «как устроены батарейки»… А, между тем, это физика.
Самые первые прототипы батареек появились ещё в Месопотамии около 2000 лет назад. Состояла она в то время из глиняной вазы, медного и железного стержней, залитыми битумом. Кстати, если такой сосуд залить кислотой (уксусной, серной), то получим напряжение примерно в 1В. Назвали такой прототип «Багдадской батарейкой » в связи с местом, на котором были обнаружены.
Примерно в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл батарейку, которой мы и по сей день продолжаем пользоваться. Кстати, кто не знает что такое батарейка, так это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. То есть батарейка это гальванический элемент, работающий на химической реакции. Так можно объяснить и детям.
Как работает батарейка
Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. У любой батарейки есть положительный полюс (анод–цинк Zn), отрицательный полюс (катод–марганец Mg) и электролит (может быть сухим, жидким). Именно эти составляющие и являются основными элементами батарейки. Электрический ток бежит от анода (+) к катоду (—), но между ними обязательно должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то ещё). Если нагрузки не будет (соединить «–» с «+» напрямую), то произойдёт короткое замыкание (К.З.)
Катоды выполняют функцию восстановителя, т.е. принимают электроны от прибывшего анода. Электролит это среда, в которой перемещаются ионы, которые образуются в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образовываются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются — батарейка садится.
Вот и вся работа батарейки, кстати, все процессы, проходящие в гальваническом элементе, необратимы, то есть заряжать батарейки нельзя. Кратко говоря о работе батарейки: анод — нагрузка — катод — электролит.
Электролит изначально изготовляли в жидком виде, но это неудобно, так как при переворачивании батарейки она просто не работала. Из-за этого электролит стали загущать, превращать его в сухой вид.
Как устроена батарейка
Внутри металлического корпуса щелочной ячейки находятся три основных химических вещества: цинк, диоксид марганца и гидроксид калия.
Щелочная батарейка. /Роджер Кларк
Это может показаться сложным, но способ производства электричества в батарейке на самом деле довольно прост: происходит химическая реакция, которая перемещает крошечные отрицательно заряженные частицы, называемые «электронами», вокруг, чтобы создать электрический ток.
Когда элемент подключен к цепи — например, к лампочке, — цинк внутри реагирует с диоксидом марганца и теряет электроны.
Электроны собираются с помощью металлического стержня внутри ячейки, что позволяет им течь из нижней части ячейки (отрицательный), через провода к лампе (чтобы она загорелась), а затем обратно в верхнюю часть ячейки. (положительный).
Эта реакция производит около 1,5 вольт электроэнергии. Поскольку не так много устройств могут работать при напряжении 1,5 В, очень часто два или четыре элемента используются вместе для увеличения мощности. Таким образом, четыре ячейки, соединенные вместе (конец в конец), дадут шесть вольт.
Когда большая часть цинка прореагировала с диоксидом марганца, мы говорим, что элемент «плоский», что означает, что он больше не может производить электричество. Поскольку химическая реакция, происходящая в щелочных элементах, не может быть легко изменена, это означает, что элемент не может быть перезаряжен.
Но помните, что большинство элементов и батарей можно утилизировать, поэтому убедитесь, что вы тщательно от них избавились.
Обратная реакция
Все типы батареек и элементов имеют сходный тип химической реакции, происходящей для выработки электроэнергии.
Но в некоторых типах элементов или батарей химические вещества различны, и реакция может быть обратной. Таким образом, элементы могут быть перезаряжены — так же, как литий-ионные аккумуляторы в автомобилях или смартфонах.
Раньше было гораздо дешевле производить неперезаряжаемые элементы, такие как щелочные элементы, поэтому они использовались очень широко.
Но теперь, когда люди осознали, насколько вредно для окружающей среды просто выбрасывать неперезаряжаемые элементы, а поскольку перезаряжаемые элементы становятся дешевле, мы, вероятно, будем использовать неперезаряжаемые элементы все меньше и меньше в будущем.
Типы батареек
Что это такое солевые батарейки
Солевая батарейка изготавливается из пассивного угля и двуокиси марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах работы элементы питания могут восстанавливаться, т.е. выравнивать локальные неоднородности в композите электролита, вызванных разрядом. Такой процесс немного продлевает срок службы батарейки.
Алкалиновые (щелочные) батарейки что это такое
В отличие от солевых батарей у алкалиновой батарейки химический элемент электролита — щелочной. Щёлочные батарейки (алкалин) имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.
Литиевые батарейки — что это такое?
Самые современные. В отличие от щелочных и солевых батареек, в состав катода входит литий (Li – наивысший отрицательный потенциал), в состав анода — различные материалы. Электролит — органический электролит. В связи с такими элементами литиевые батарейки получили большой срок хранения, большую плотность энергии и различную рабочую температуру.
Батарейка
Батаре́йка — обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения или ёмкости.
Содержание
Основные типоразмеры
Наиболее распространённые размеры элементов питания:
| Тип | Номенклатура IEC JIS | Советское | Форма | Размеры, мм | Напряжение, В | Обиход. название |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AAA | R03 | 286 | Цилиндр | 44,5 × ⌀10,5 | 1,2—1,6 | «мизинчиковая» |
| AA | R6 | 316 | Цилиндр | 50,5 × ⌀14,5 | 1,2—1,6 | «пальчиковая» |
| С | R14 | 343 | Цилиндр | 50,0 × ⌀26,2 | 1,2—1,6 | «средняя» |
| D | R20 | 373 | Цилиндр | 61,5 × ⌀34,2 | 1,2—1,6 | «большая» |
| — | 6F22 | Крона | Параллелепипед | 48,5 × 26,5 × 17,5 | 9 | «крона» |
| — | 3R12 | 3336 | Параллелепипед | 67 × 62 × 22 | 4,5 | квадратная |
Классификация по типу электролита (упрощённая)
| Тип | Достоинства | Недостатки |
|---|---|---|
| Сухие («солевые», LeClanche, угольно-цинковые) | Самый дешёвый, массово производится. | Наименьшая ёмкость; спадающая кривая разряда; плох в работе с мощными нагрузками (большим током); плох при низких температурах. |
| Heavy Duty («мощный» сухой элемент, хлорид цинка) | Менее дорогой, чем щелочной. Лучше LeClanche при высоком токе и низких температурах. | Низкая ёмкость. Спадающая кривая разряда. |
| Щелочные («алкалиновые», щёлочно-марганцевые) | Средняя стоимость. Лучше предыдущих при большом токе и низких температурах. При разряде сохраняет низкое значение полного сопротивления. Широко выпускается. | Спадающая кривая разряда. |
| Ртутные | Постоянство напряжения, высокая энергоёмкость и энергоплотность. | Высокая цена. Из-за вредности ртути уже почти не производятся. |
| Серебряные | Высокая ёмкость. Пологая кривая разряда. Хорош при высоких и низких температурах. Превосходная длительность хранения. | Дорогой. |
| Литиевые | Наивысшая ёмкость на единицу массы. Пологая кривая разряда. Превосходен при низких и высоких температурах. Чрезвычайно длительное время хранения. Высокое напряжение на элемент (3В). Лёгкий. | Дорогой. |
Классификация по типу химической реакции
| Тип | Описание | Достоинства | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Первичные | Гальванические элементы. Реакции, происходящие в них, необратимы, поэтому их нельзя перезарядить. Обычно именно их и называют словом «батарейка». Попытка зарядить батарейку может привести к порче батарейки и утечке щёлочи или других веществ, находящихся в батарейке. | Выше ёмкость и/или дешевле. | Одноразовость применения. |
| Вторичные | Аккумуляторы. В отличие от первичных, реакции в них обратимы, поэтому они способны преобразовывать электрическую энергию в химическую, накапливая её (заряд), и выполнять обратное преобразование, отдавая электрическую энергию потребителю (разряд). Для распространённых аккумуляторов число циклов заряд-разряд обычно равно примерно 1000 и заметно зависит от условий эксплуатации. | Многократность применения, перезаряжаемые. | Ниже ёмкость и/или дороже. |
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Батарейка» в других словарях:
Батарейка 4 — Батарейка 4,5 Вольта … Википедия
батарейка — и, ж. batterie f. 1. разг. То же, что батарея артиллерийская. БАС 2. 2. К постам четвертаго разряда <кордонной линии>, или батарейкам <относятся> такие, где в заведовании урядника состоит пушка и до 20 казаков. 1847. ПСЗ 2 (1 779). 3 … Исторический словарь галлицизмов русского языка
БАТАРЕЙКА — БАТАРЕЙКА, батарейки, жен. уменьш. к батарея. || Маленькая электрическая батарея для карманного фонаря. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
БАТАРЕЙКА — БАТАРЕЙКА, и, жен. 1. см. батарея 2. 2. Маленькая аккумуляторная батарея. Часы на батарейках. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Батарейка A — Батарейки А. A (также: R10, 332) типоразмер батареек и аккумуляторов. В СССР батарейки имели обозначение 332 или ФБС 0,25 (с солевым электролитом) и А332 ( … Википедия
батарейка — сущ., кол во синонимов: 2 • батарея (12) • микробатарейка (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Батарейка AA — У этого термина существуют и другие значения, см. AA. Батарейки AA … Википедия
Батарейка D — Батарейки D … Википедия
Батарейка C — Батарейки C … Википедия
батарейка — и, ж., тех. 1) Зменш. до батарея 2). 2) Джерело електричного живлення. Батарейка кишенькового ліхтарика … Український тлумачний словник
Батарейки. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
Батарейки являются одними из наиболее популярных и распространенных источников питания. Их часто применяют для различной электроники и мелкой техники. Это разнообразные игрушки, ручные часы, дистанционные устройства, фонари, электронные весы, бритвы, небольшие устройства с моторчиком. Потребность в этих источниках питания постоянная, поэтому в магазинах их можно встретить практически повсеместно.
Большую часть этих источников питания нельзя перезарядить, они не вечны и через некоторое время разряжаются. Но при этом один вид батареек может служить на порядок дольше, чем другие виды. Естественно, что стоят они несколько дороже. Также необходимо учитывать, что некоторые источники питания плохо держат напряжение, могут течь и даже портить электронику и другую технику. Чтобы выбрать правильные источники питания, необходимо знать их особенности и учитывать нюансы их использования.
Батарейки имеют пять основных видов. Во многом это зависит тем, какие материалы применяются при их производстве. В особенности это касается их активных компонентов, в частности электролита, катода и анода.
Можно выделить следующие виды элементов питания:
Особенности, плюсы и минусы
Солевые источники питания. К примеру, это Duracell и Energizer из США, «Орион» из России, Toshiba из Японии. К преимуществам таких элементов относится невысокая цена. Однако у них имеются существенные минусы — небольшая емкость заряда.
Щелочные или так называемые алкалайновые источники питания. В данном случае применяется щелочной электролит. Создателем данных элементов была фирма Duracell. Электрод здесь выполнен из двуокиси марганца и цинка, при этом в виде электролита применяется гидроксид калия. Данные источники питания особенно популярны среди создателей электроники. В большей части случаев на корпусе щелочного элемента питания пишется название «ALKALINE».
К преимуществам таких элементов относится существенный срок действия. При эксплуатации напряжение на электродах изменяется меньше. Минусом будет высокая цена, которая превосходит стоимость солевых элементов.
Серебряные. Электролитом в данном случае является гидроксид калия либо гидроксид натрия. Эксплуатационные свойства этих устройств во многом схожи с ртутными элементами. К их преимуществам относятся значительное время хранения, плотность энергии, постоянное напряжение, отсутствие токсичности, большая емкость на единицу массы. Среди минусов можно назвать достаточно высокую цену.
Ртутные. Здесь анодом выступает цинк, а катодом — оксид ртути. Их разделяют сепараторный элемент и диафрагма, которые пропитаны электролитным составом, выполненного из адсорбентированного гидроксида калия. Необходимо отметить, что ртутный элемент на цинковой основе может действовать как аккумуляторное устройство, но его емкость будет постепенно снижаться от заряда к разряду. Вызвано это слипанием ртути при разряде, а также увеличением дендритов цинка во время заряда.
К преимуществам этих элементов питания можно отнести постоянство напряжения, емкость и энергоплотность. Однако их цена достаточна высока, а ртуть токсична. Поэтому при их использовании нельзя нарушать герметичность корпуса устройства.
Литиевые источники питания. Здесь используется литиевый катод, а также органический электролит. Такие элементы выделяются значительным сроком хранения, работоспособностью при различных температурах, плотностью энергии. К минусам следует отнести сравнительно высокую цену.
Батарейки можно классифицировать по форме и размерам. В большей части случаев их разделяют по американскому стандарту, которая признана и применяется в большинстве стран мира. Вместе со стандартом США используются и другие классификации в виде международных систем ANSI, IEK, а также ГОСТ. Они могут различаться по диаметру и иным габаритам, химсоставу, емкостным параметрам и напряжению.
Типы
Устройство
Конструктивно щелочной элемент имеет общее строение с солевым. Однако главные части в нем располагаются в обратном порядке. Анод выполнен из цинка, который пропитан электролитом из щелочи. Сепаратор отделяет анод от общей электролитной массы. Вывод с «плюсом» сделан из стального никелированного элемента, вывод с «минусом» изготавливается в виде тарелки из стали.
Чтобы не было замыкания, оболочка изолируется. Прокладка удерживает газы, которые образуются во время работы. Камера сбора газов в данном элементе питания небольшая, так как газы здесь образуются в небольшом количестве. Предохранительная мембрана защищает от взрыва элемента питания в случае неправильной эксплуатации, к примеру, в случае короткого замыкания. Если долго и неправильно использовать элемент питания, то мембрана может порваться, вследствие чего может произойти разгерметизация. В итоге вытечет электролит.
Принцип действия
Все батарейки имеют положительный и отрицательный полюс, а также электролит. Все эти три элемента являются основой источника питания. Электроток идет от анода к катоду, однако между ними должна иметься нагрузка в виде диода или лампочки. Катод выступает в качестве восстановителя, то есть он запитывается электронами от анода. Электролит является средой, где движутся ионы, образующиеся в результате химреакции.
В процессе химреакции происходит разрушение электродов, в том числе появление новых веществ. Это приводит к тому, что емкость падает и уже невозможно использовать элемент питания по-прежнему.
Применение
Солевые батарейки применяются в часах, фонарях, где небольшое потребление электротока, в разнообразных игрушках, а также пультах дистанционного управления.
Щелочные применяются в устройствах, где требуется высокое потребление электротока, к примеру, фотоаппараты с вспышкой, видеокамеры, магнитофоны, игрушки с моторчиком, а также иные устройства.
Серебряные применяются в калькуляторах, наручных часах, различных электрических инструментах, слуховых аппаратах.
Литиевые элементы питания применяются в фотоаппаратах, мобильниках, электронных книжках, пультах дистанционного управления, устройствах, которые требуют постоянного и надежного потребления электротока.
Что такое батарейка
В электротехнике термином батарейка называют некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов соединёны между собой. Электричество в батарейке вырабатывается под действием химического процесса. Обратите внимание, что именно «несколько», а не одиночный элемент называется батарейкой. Но, всё же, мы привыкли батарейкой называть всё, что даёт нам постоянный ток, не вникая в то, из чего она там внутри состоит. Тем более, что как правило, снаружи всё упаковано в единую форму.
Изобретателем батарейки считается итальянский физик Алессандро Вольта. И произошло это примерно в 1800 году.
Принцип работы батарейки
Виды батареек
Классификация батареек по типу химической реакции
| Тип | Описание | Достоинства | Недостатки |
| Первичные | Гальванические элементы. Реакции, происходящие в них, необратимы, поэтому их нельзя перезарядить. | Дешевле стоят, меньше саморазряд. | Одноразовые. |
| Вторичные | Аккумуляторы. Реакции в них обратимы, поэтому они способны не только отдавать энергию, но и накапливать её. | Многократность применения. Более экологичные. | Дороже. Сильнее саморазряд. |
Классификация батареек по типу электролита
(список не полный, указаны только самые распространённые в быту)
Типы батареек по размеру и их обозначения
Здесь мы разместили таблицу в которой указаны, помимо размеров и характеристик, «название» и «маркировка». По сути это одно и то же, и даже, как правило, на всех элементах указывается одновременно. В США принято буквенное обозначение (в колонке «название»), и оно ориентированно на физический размер «батарейки».
Что такое батарейка?
Слово «батарейка» стало сегодня обозначать довольно широкий спектр различных источников питания. Применяют её очень часто, а вот что она собой представляет, какие виды бывают, когда и кто изобрёл, знают далеко не все. Даже такой простой пример – на французском, английском, русском, да и многих других языках это слово пишется почти идентично. А что вообще изначально оно обозначает — это слово? Сегодняшняя статья вкратце поведает, что же такое батарейка – значение самого этого слова, устройство, и историю её изобретения.
Происхождение слова
Само слово имеет французское происхождение, производное от «battre», то есть — «бить». Относился термин изначально к артиллерии, затем стал означать любое соединение схожих элементов для совместной работы.
Когда были открыты гальванические элементы
Если не брать в расчёт заявления археологов о том, что ещё в Месопотамии около I века д.н.э. существовал рабочий прототип — так называемая багдадская батарейка — то первые работы в этой области принадлежат Луиджи Гальвани, итальянцу, и датируются концом XVIII века. Прямых доказательств этому заявлению нет — это всего лишь гипотеза.
Первую батарею гальванических (название как бы намекает, откуда ноги растут) элементов собрал Алессандро Вольта в 1798 году. Она представляла собой соединённые последовательно диски из сплава меди и цинка, разделённые пропитанным соляным раствором картоном. Изобретение получило название «вольтов столб».
Кому мы обязаны массовым применением миниатюрных батареек
Заслуга принадлежит создателю компании Eveready (на понятный язык название переводится как «всегда готов») Конраду Губерту. Ещё в 1898 году он изобрёл электрический фонарик, питание которого осуществлялось за счёт сухой батареи типоразмера D.
Технологический прорыв был совершён всё той же компанией Eveready в конце 50-х годов прошлого столетия, когда в обиход были введены похожие на современные цилиндрические батарейки.
А появлением литиевых аккумуляторов мы обязаны фирме Energizer, в 1992 году выпустившей первый прототип типоразмера АА. Кроме того, компания вложила немало сил и средств на то, чтобы производители отказались от использования ртути при изготовлении источников питания.
Это интересно. Сегодня батарейки типоразмеров АА, ААА, АААА, С и D производятся одинакового напряжения — 1.5 вольта.
Принцип работы
Невзирая на различные составы, используемые сегодня при производстве батареек, все они работают по одному и тому же принципу. У любой из них два полюса — положительный (анод) и отрицательный (катод), пространство между которыми заполнено электролитом в жидком либо твёрдом состоянии. Ток направлен от анода к катоду, а между полюсами обязательно должна находиться нагрузка — лампочка, моторчик, пульт управления и так далее. Если полюса соединить без нагрузки, произойдет короткое замыкание с интенсивным выделением тепла.
Обратимость химических реакций
Что примечательно: в процессе работы батарейки, её химический состав изменяется, и она, как принято выражаться, садится. В некоторых случаях этот процесс необратим, поэтому ничего не остаётся, как просто выбросить отработавший своё источник питания. Но процесс изготовления перезаряжаемых батареек становится всё дешевле, а ресурсы на Земле не бесконечны. Поэтому одноразовые батарейки постепенно выходят из моды. Кроме того, утилизировать их надо особенным образом, иначе происходит серьёзное загрязнение окружающей среды.
Современные литий-ионные аккумуляторы, применяющиеся в автомобилях, сотовых телефонах и во многих других изделиях, отвечают требованиям относительно повторной зарядки, вплоть до нескольких тысяч циклов без особой потери длительности работы.