Kategori: Artikel Pilihan » Novice juruelektrik
Bilangan pandangan: 70526
Komen pada artikel: 0

Sel galvanik - peranti, prinsip operasi, jenis dan ciri-ciri utama

 

Prasyarat untuk kemunculan sel galvanik. Sedikit sejarah. Pada tahun 1786, profesor perubatan, ahli fisiologi Itali, Luigi Aloisio Galvani menemui fenomena yang menarik: otot kaki belakang mayat yang baru dibuka katak digantung pada cangkuk tembaga yang dikontrak apabila saintis menyentuh mereka dengan pisau besi. Galvani segera membuat kesimpulan bahawa ini adalah manifestasi "elektrik haiwan."

Pengalaman Luigi Aloisio Galvani

Selepas kematian Galvani, Alessandro Volta, kontemporinya, sebagai seorang ahli kimia dan ahli fizik, akan menggambarkan dan secara terbuka menunjukkan mekanisme yang lebih realistik untuk berlakunya arus elektrik apabila logam yang berlainan datang ke dalam hubungan.

Volta, selepas satu siri eksperimen, akan membuat kesimpulan yang jelas bahawa arusnya muncul di litar kerana kehadiran di dalamnya dua konduktor logam yang berbeza diletakkan dalam cecair, dan ini sama sekali tidak "elektrik haiwan", seperti yang dipikirkan Galvani. Pengalihan kaki katak adalah akibat daripada tindakan semasa yang timbul daripada sentuhan pelbagai logam (cangkuk tembaga dan pisau besi keluli).

Volta akan menunjukkan fenomena yang sama yang ditunjukkan oleh Galvani pada katak yang mati, tetapi pada elektrometer buatan sendiri yang benar-benar tidak bernyawa, dan pada tahun 1800 akan memberikan penjelasan yang tepat mengenai arus: "konduktor kelas kedua (cecair) berada di tengah dan bersentuhan dengan dua konduktor kelas pertama dua yang berbeza logam ... Sebagai hasil daripada ini, arus elektrik satu arah atau yang lain timbul. "

Alessandro Volta

Dalam salah satu eksperimen pertama, Volta menurunkan dua plat - zink dan tembaga - ke dalam jarum asid dan menghubungkannya dengan wayar. Selepas itu, plat zink mula membubarkan, dan buih gas terbentuk pada keluli tembaga. Volta mencadangkan dan membuktikan bahawa aliran elektrik mengalir melalui dawai.

Oleh itu dicipta "elemen Volta" - sel galvanik pertama. Untuk kemudahan, Volta memberinya bentuk silinder menegak (tiang), yang terdiri daripada cincin seng, tembaga dan kain yang saling terhubung dengan asid. Kutub voltan setengah meter tinggi menghasilkan sensitif voltan kepada manusia.

Sejak permulaan penyelidikan telah diletakkan oleh Luigi Galvani, nama itu sumber semasa kimia memelihara kenangan kepadanya dalam namanya.


Sel galvanik Adalah sumber kimia arus elektrik, berdasarkan interaksi dua logam dan / atau oksida mereka dalam elektrolit, yang membawa kepada kemunculan arus elektrik dalam litar tertutup. Oleh itu, dalam sel galvanik, tenaga kimia diubah menjadi tenaga elektrik.


Sel Kini

Sel galvanik

Sel sekarang dipanggil bateri. Tiga jenis bateri tersebar luas: saline (kering), alkali (mereka juga dikenali sebagai alkali, "alkali" dalam terjemahan dari bahasa Inggeris - "alkali") dan litium. Prinsip kerja mereka sama seperti yang dijelaskan oleh Volta pada tahun 1800: dua logam berinteraksi melalui elektrolit, dan arus elektrik timbul dalam litar tertutup luaran.

Bagaimanakah bateri berfungsi?

Voltan bateri bergantung pada logam yang digunakan, dan jumlah sel dalam "bateri". Bateri, tidak seperti bateri, tidak dapat memulihkan sifatnya, kerana mereka secara langsung menukar tenaga kimia, iaitu tenaga reagen (reduktor dan oksidator) yang membentuk bateri, menjadi tenaga elektrik.

Reagen yang dimasukkan ke dalam bateri yang digunakan semasa operasi, kini secara beransur-ansur berkurang, oleh itu, tindakan sumbernya berakhir selepas reagen sepenuhnya bertindak balas.

Unsur alkali dan garam (bateri) digunakan secara meluas untuk memelihara pelbagai peralatan elektronik, peralatan radio, mainan, dan litium yang paling sering dijumpai dalam peranti perubatan mudah alih seperti meter glukosa darah atau teknologi digital seperti kamera.

Bateri

Bateri garam

Sel seng mangan, yang dipanggil bateri garam, sel-sel galvanik "kering", di dalamnya tiada larutan elektrolit cair.

Elektrod zink (+) adalah katod berbentuk cawan, dan campuran serbuk mangan dioksida dan grafit berfungsi sebagai anod. Aliran semasa melalui rod grafit. Sebagai elektrolit, pes digunakan daripada larutan ammonium klorida dengan tambahan kanji atau tepung untuk menebal, supaya tidak ada aliran.

Biasanya, pengeluar bateri tidak menunjukkan komposisi pasti unsur garam, namun bateri garam adalah yang paling murah, biasanya digunakan dalam peranti di mana penggunaan kuasa sangat rendah: dalam jam, kawalan jauh, dalam termometer elektronik, dan sebagainya.

 

Bateri garam

Konsep "kapasiti nominal" jarang digunakan untuk mencirikan bateri mangan-zink, kerana kapasiti mereka sangat bergantung pada keadaan dan keadaan operasi. Kekurangan utama unsur-unsur ini adalah kadar pengurangan voltan yang signifikan sepanjang pelepasan dan penurunan ketara dalam kapasitans output dengan peningkatan semasa pelepasan. Voltan pembuangan akhir ditetapkan bergantung kepada beban dalam julat 0.7-1.0 V.

Kurungan pelepasan bateri garam

Penting bukan sahaja magnitud semasa pelepasan, tetapi juga jadual masa beban. Dengan pelepasan arus besar dan sederhana, prestasi bateri meningkat dengan ketara berbanding operasi yang berterusan. Walau bagaimanapun, dengan arus pelepasan kecil dan gangguan gangguan dalam bulan operasi, kapasitansinya mungkin berkurangan akibat pelepasan diri.

Graf di atas menunjukkan lengkung pelepasan untuk bateri garam rata-rata untuk 4, 10, 20, dan 40 jam untuk perbandingan dengan alkali, yang akan dibincangkan kemudian.


Bateri alkali (alkali)

Bateri alkali adalah bateri galvanik mangan-zink, di mana mangan dioksida digunakan sebagai katod, zink serbuk digunakan sebagai anod, dan larutan alkali digunakan sebagai elektrolit, biasanya dalam bentuk pes kalium hidroksida.

Bateri ini mempunyai beberapa kelebihan (khususnya, keupayaan yang lebih besar, prestasi yang lebih baik pada suhu rendah dan arus beban tinggi).

Bateri alkali (alkali)

Bateri alkali, berbanding dengan garam, boleh memberikan lebih banyak arus untuk masa yang lama. Arus yang lebih besar menjadi mungkin kerana zink digunakan di sini bukan dalam bentuk kaca, tetapi dalam bentuk serbuk yang mempunyai kawasan sentuhan yang lebih besar dengan elektrolit. Potassium hydroxide dalam bentuk pes digunakan sebagai elektrolit.

Bateri Beban Bateri Alkali

Ini adalah kerana keupayaan jenis sel galvanik untuk menyampaikan arus yang besar (sehingga 1 A) untuk masa yang lama, bateri alkali adalah yang paling biasa pada masa kini.

Mainan elektrik, dalam peralatan perubatan mudah alih, dalam alat elektronik, dalam kamera, bateri alkali digunakan di mana-mana. Mereka berkhidmat 1.5 kali lebih lama daripada saline jika pelepasan adalah rendah semasa. Grafik menunjukkan lengkung pelepasan pada arus yang berlainan untuk perbandingan dengan bateri garam (graf diberikan di atas) untuk 4, 10, 20 dan 40 jam.


Bateri litium

Satu lagi jenis sel galvanik yang agak biasa ialah bateri litium - satu sel galvanik yang tidak boleh dicas semula di mana litium atau sebatiannya digunakan sebagai anod. Oleh kerana penggunaan logam alkali, mereka mempunyai perbezaan potensi tinggi.

Bateri litium

Katoda dan elektrolit sel litium boleh sangat berbeza, jadi istilah "sel litium" menggabungkan sekumpulan sel dengan bahan anod yang sama.Sebagai katod, sebagai contoh, mangan dioksida, karbon monoksida, pyrite, thionyl chloride, dan lain-lain boleh digunakan.

Operasi bateri litium

Bateri litium dibezakan dari bateri lain dengan runtime tinggi dan kos yang tinggi. Bergantung kepada saiz yang dipilih dan bahan kimia yang digunakan, bateri litium boleh menghasilkan voltan daripada 1.5 V (serasi dengan bateri alkali) hingga 3.7 V.

Bateri ini mempunyai kapasiti tertinggi jisim unit dan jangka hayat yang panjang. Sel lithium digunakan secara meluas dalam peralatan elektronik mudah alih moden: untuk menyalakan jam tangan pada papan induk komputer, untuk menyalurkan peranti perubatan mudah alih, jam tangan, kalkulator, peralatan fotografi, dan sebagainya.

Graf di atas menunjukkan lengkung pelepasan untuk dua bateri litium dari dua pengeluar popular. Arus awal ialah 120 mA (setiap perintang perintah 24 Ohms).

Lihat juga: Bateri boleh dicas semula moden - kelebihan dan kekurangan

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • Peranti dan prinsip operasi bateri
  • Sumber DC
  • Sumber semasa kimia: ciri-ciri utama
  • Bateri boleh dicas semula moden - kelebihan dan kekurangan
  • Aplikasi praktikal elektrolisis

  •