Как работает батарейка
Рассмотрим как работает электрическая батарейка и какие реакции взаимодействия происходят между ее химическими компонентами:
- Отрицательно заряженные ионы гидроксида (2OH-) взаимодействуют с цинком (Zn) в анодной секции. В результате химической реакции окисления получается гидроксид цинка (Zn(OH)2) и высвобождаются молекула воды и отрицательно заряженные электроны. Эти электроны теперь свободны для перемещения, и они собираются на латунном штыре (токоотводе отрицательного электрода).
- В то же время диоксида марганца (2MnO2) соединяется с молекулой воды (H2O) из электролита, а также со свободным электроном. Во время такой химической реакции восстановления диоксид марганца превращается в оксид марганца (Mn2O3). Оксид марганца больше не нуждается в атоме гидроксид-иона, поэтому он будет выбрасывать его в электролит.
- Таким образом, появляется скопление электронов на отрицательном конце батарейки. Поскольку больше отрицательно заряженных электронов на отрицательном полюсе по сравнению с положительным, образуется разность напряжений между ними, и эту разность можно измерить с помощью мультиметра.
- Электроны отталкиваются друг от друга и хотят переместиться в область с меньшим количеством электронов. Но сепаратор не позволяет им течь внутри батареи, чтобы достичь положительной клеммы. Если обеспечить электронам внешний путь (например подключив лампочку), то электроны будут течь через него и выполнять работу (заставлять лампу светится).
Наглядно понять, как работает батарейка и что у нее происходит внутри, можно, ознакомившись с представленной ниже видео демонстрацией.
Разновидности батареек
Батарейка — это автономный элемент питания, предназначенный для технических механизмов. Ее работа заключается в химической реакции двух металлов или их оксидов в электролите. При подключенной батарейке высвобождается энергия, которая используется для питания приборов. Чтобы правильно выбрать батарейки для конкретного вида техники, необходимо заранее осведомиться о том, какого размера и какой формы должен быть элемент питания. По этим критериям батарейки делятся на следующие виды.
По размеру
Размер батарейки всегда нужно учитывать, прежде чем ее приобретать. На них наноситься маркировка, которая отображает информацию о размере элемента питания.
Самыми распространенными считаются батарейки:
- АА. Пальчиковая батарейка цилиндрической формы. Ширина составляет 14,5 мм, а высота – 50,5 мм.
- ААА. Тонкий элемент питания, не более 10,5 мм в ширину. Используется в тех же устройствах, что и пальчиковая (например в часах, фонарях или детских игрушках).
- D. Большая батарейка цилиндрической формы. Внешне напоминает бочонок. Применяется в меньшей степени, чем остальные, разве что в некоторых видах приборов и игрушек. Кроме того, существуют батарейки А23 (мини-мизинчиковая), АААА (маленькая мизинчиковая), С (средняя) и РР3 (крона). Все эти виды встречаются крайне редко.
По форме
В этом случае элементы питания разделяются на два критерия: цилиндрические и дисковые. Первый тип считается наиболее распространенным, хотя дисковые (имеют форму таблетки) востребованы в некоторых приборах. Зачастую их используют в наручных часах.
Из всего разнообразия батареек самыми дешевыми являются солевые батарейки. Они были изобретены в середине XX века. В составе таких элементов питания присутствуют электроды из оксида марганца и цинка. Каждый электрод находится внутри электролита, создающегося из раствора хлорида аммония. Между собой электроды соединяются солевым мостом. В незапамятные времена такие батарейки «текли» спустя пару месяцев, теперь же срок хранения продлен минимум до двух лет. Емкость таких элементов тоже увеличилась (особенно для продукции именитых брендов). А приблизительно в середине прошлого столетия были изобретены и щелочные (алкалиновые) батарейки. В веке нынешнем, в наше время они являются самыми распространенными.
Во-первых эти батарейки недорого обходятся в изготовлении, а во-вторых обладают приличной ёмкостью, и долгим сроком хранения. В химической системе таких батареек используются те же электроды, состоящие из двуокиси марганца и цинка. Однако в качестве электролита применяется уже гидроксид калия. На корпусе подобных элементов питания нанесена надпись «Alkaline» — так щелочную батарейку можно отличить от солевой. Эксклюзивом можно назвать ртутные и серебряные батарейки, но в рознице найти их практически невозможно. Такие элементы питания явление редкое и являются экспериментальными. В продаже их встретить практически невозможно из-за сложности в изготовлении и высокой стоимости. К тому же с ним возникают проблемы с утилизацией.
Всё большую популярность сейчас приобретают литиевые батарейки. В их составе присутствует литиевый катод и анод из разных материалов. Между катодом и анодом находятся сепаратор и диафрагма, которые пропитаны органическим электролитом. Иными словами, конструкция весьма сложная, зато в работе она значительно повышает энергоёмкость элемента питания. Еще одной отличительной чертой литиевой батарейки можно назвать независимость ёмкости от тока нагрузки. Срок хранения достигает приблизительно 10-12 лет. Отличить такую батарейку от щелочной или солевой можно по надписи «Lithium».
Правила эксплуатации
Чтобы АКБ прослужил долго, необходимо использовать определённые правила. Для правильной эксплуатации существует конкретный ряд действий:
- Перед запуском в работу необходимо увеличить ёмкость до определённого значения. С этой целью используют 1 тренировку.
- Корпус желательно часто очищать от грязи, соли и пыли.
- Чтобы удалить коррозию, используют ветошь, которая смачивается в керосине.
- Если используется соединение нескольких батарей, необходимо, чтобы соединение было очень плотным.
- Уровень электролита желательно часто проверять. Он должен быть в пределах 4−12 мм.
Разряд и заряд
Чтобы правильно зарядить аккумулятор из щёлочи, необходимо использовать постоянный ток. Автомобилисты обычно используют автоматическое зарядное устройство. Чтобы правильно зарядить батарею, необходимо учитывать некоторые режимы:
- Стандартный — 7 часов.
- Ускоренный — 3 часа.
- Усиленный — 12 часов.
Усиленный режим допускается, если аккумуляторная батарея заряжается в первый раз, используется нерегулярно, или только что произошла перезарядка электролита. А также такой режим используют после того, как АКБ была полностью разряжена.
При малом токе аккумулятор заряжаться будет очень плохо. Ток не рекомендуется понижать на 40 или 50%. Если батарея частично или полностью разряжена, то ни в коем случае нельзя допускать перегрева. Электролит начинает закипать при 35 градусах. Иные части — при 45 градусах. Когда достигается критическая температура, необходимо сразу же отключить источник питания от сети. Продолжить зарядку можно, когда температура станет оптимальной.
Аккумулятор на 12 вольт запрещено заряжать при отрицательных температурах на улице. Если нет иного варианта, то батарею потребуется дополнительно утеплить. Обычно для этого используют брезент — обматывают им батарею.
Если используется последовательное подключение нескольких батарей, то их необходимо держать на определённом расстоянии друг от друга. Таким образом обеспечивается сохранение корпуса устройства. Если поставить их слишком близко, то они начнут вздуваться. Чтобы разделить источники питания, обычно используют виниловые пластины и обычную резину.
Чтобы правильно произвести разрядку аккумуляторной батареи, нужно делать это до определённых значений:
- Если разряд длится 5 часов, напряжение не должно превышать 1 Вольт.
- Три часа — 0,8 Вольт.
- 1 час — 0,5 Вольт.
Чтобы отследить уровень напряжения, можно использовать тестировочный аппарат. Контрольные испытания делают после полной замены электролита. Перед этим нужно использовать несколько проверочных циклов. После полной зарядки напряжение составляет 1,1 Вольт. Когда проводится контрольный цикл, необходимо произвести замеры напряжения при разряженном устройстве.
Сокращение периода эксплуатации
Чтобы продлить срок эксплуатации АКБ, надо придерживаться основных правил. Они довольно простые, но эффективно позволяют справиться с поставленной задачей:
- Нельзя допускать постоянной недозарядки батареи.
- До критического значения опускать показания напряжения не следует.
- Вещество внутри АКБ должно покрывать пластины. Плотность электролита необходимо менять, когда наблюдается повышение температуры.
Правила — простые. Их легко соблюдать, чтобы продлить срок эксплуатации.
Области применения элемента питания
GP189 маленькая, но с неплохим запасом электричества. Ее используют для питания небольших устройств, таких как:
Использование батарейки в калькуляторе.
- часы, преимущественно наручные;
- калькуляторы;
- детские говорящие игрушки или с пультом управления;
- светодиодные фонарики;
- радиоприемники;
- медицинское оборудование;
- сувенирные изделия с миниатюрной платой;
- слуховые аппараты;
- электронные книги;
- системы дистанционного открывания дверей;
- брелоки от автомобильной сигнализации;
- фотоаппараты, зажигалки и т.д.
Нередко производитель указывает на упаковке своей продукции для какого электроприбора она предназначена. Обычно «таблетки» ставят в электронику с небольшим энергопотреблением.
Ядерная и термоядерная реакции
Почему человечество хочет «приручить» ядерную и термоядерную энергии, чтобы легко управлять их действием?
Атом, элементарные частицы. Из курса физики вам известно, что атомы любого вещества представляют собой объёмные структуры, в центре которых находится ядро, окружённое своеобразным облаком из электронов. Электроны условно принято считать отрицательно заряженными частицами. В электронном облаке они расположены по своеобразным слоям (рис. 18.1).
Рис. 18.1. Модель атома
Ядро меньше атома в 100 000 раз. Если представить себе атом как огромный шар размером с Останкинскую телевизионную башню в Москве, то ядро в центре такого атома будет величиной с горошину.
Ядро состоит и частиц, называемых протонами и нейтронами. Принято считать, что протоны имеют положительный заряд, обратный заряду электрона.
Нейтроны не имеют никакого заряда. Нейтроны и протоны в ядре связаны друг с другом особыми внутриядерными силами. Их природа пока не известна.
Общий заряд всех протонов в ядре равен общему заряду всех электронов в электронном облаке. Масса одного протона в 1840 раз больше массы одного электрона. Поэтому почти вся масса каждого атома сосредоточена в его ядре — более 99,99%. Электроны, протоны и нейтроны называются элементарными частицами. Кроме них, в микромире есть и другие элементарные частицы.
Радиоактивность. Энергия выделяется, если ядра начинают распадаться. Явление самопроизвольного распада ядер называется радиоактивностью. Радиоактивность проявляется у урана, плутония, кобальта, радия, цезия, стронция и некоторых других веществ. Излучения, которые возникают при радиоактивном распаде ядер, опасны для людей и любых живых организмов.
Учёные и инженеры научились использовать явление радиоактивности для создания портативных источников электрической энергии. Такие источники энергии могут работать очень долго, в отличие от гальванических элементов. Такие батарейки устанавливают, например, на спутниках, обеспечивая их длительное электропитание. На таких батарейках указывается знак радиоактивной опасности.
Ядерная энергия возникает и при ядерных реакциях. Ядерная реакция — это процесс взаимодействия атомного ядра с элементарной частицей или другим ядром, в результате которого ядро делится и выделяется энергия.
Если в ядро урана, содержащего 92 протона и 143 нейтрона (уран-235), попадёт нейтрон, то это ядро будет содержать уже 144 нейтрона: получится уран-236 (92 протона + 144 нейтрона). Ядро такого урана очень неустойчиво. Оно как бы взрывается, распадаясь на два разлетающихся с огромной скоростью осколка и два нейтрона. Возникает мощное излучение. Осколки, нейтроны и излучение несут в себе очень большое количество энергии. Один грамм урана-235 может выделить столько же энергии, сколько можно получить от сжигания 3 тонн угля или 2,5 тонны нефти.
Виды водорода. Ядерная реакция может проходить не только в виде распада ядер тяжёлых элементов, но и при слиянии ядер лёгких элементов, таких, например, как ядра водорода, гелия, лития.
В природе существуют три вида водорода. Обычный водород, ядро которого состоит из одного протона. Его называют протий. Тяжёлый водород, в ядре которого содержится уже, кроме протона, и один нейтрон, — это дейтерий. Сверхтяжёлый водород, содержащий в ядре один протон и два нейтрона. Он получил название тритий.
Учёным удалость провести ядерную реакцию слияния ядер дейтерия и трития. В результате образовывалось новое вещество — гелий и ядерная частица — протон.
При температуре в десятки миллионов градусов Цельсия ядра дейтерия и трития начинают взаимодействовать и сливаться, образуя новое вещество — гелий. Это явление называется синтезом. И, поскольку такой синтез идёт при очень высокой температуре, его называют термоядерным синтезом, а реакцию образования гелия — термоядерной реакцией.
Словарь
радиоактивность; ядерная реакция; термоядерная реакция.
Проверьте себя:
1. Как устроен атом?
2. Какой знак заряда имеют электроны и протоны?
3*. Почему протоны в ядро атома не разлетаются, ведь тела с одноимёнными зарядами отталкиваются?
4. Что такое радиоактивность?
5. Что такое ядерная реакция?
* Подумайте, почему батарейки, работающие на энергии радиоактивного распада (радиоактивности), не продаются в магазинах.
Популярные производители
Занимается производством оригинальных батарей GP189. Отличаются высоким качеством и достаточно высокой ценой. | |
Мне нравитсяНе нравится | |
Алкалиновые батарейки этого типа сохраняют работоспособность даже при очень неблагоприятных условиях эксплуатации. | |
Мне нравится1Не нравится | |
Источники тока долго сохраняют заряд при длительной эксплуатации в нетребовательных к величине тока электрических приборах. | |
Мне нравитсяНе нравится | |
Если увеличение потребления электроэнергии в приборах, где установлены алкалиновые элементы питания этого производителя, происходит в импульсном режиме, то источники электроэнергии способны легко справляться с периодическими нагрузками. | |
Мне нравитсяНе нравится | |
Неплохим качеством обладает и продукция отечественных батареек, выпускаемых под брендами. | |
Мне нравитсяНе нравится |
Итоговая таблица рейтинга
Duracell GP189
1
GP 189
Energizer 189
Panasonic GP189
Космос GP189A
Кто выпускает батарейки GP189
Лидерами в производстве батарей данного типа являются компании «Duracell» и «Energizer». Батареи GP189 их производства обладают большой емкостью и напряжением. К недостаткам обычно относят лишь дорогую цену на изделие.
Если вы выбираете батарею GP189 в фотоаппарат, то лучше всего присмотреться к «Panasonic» либо «Sony». Данные компании ценятся выпуском разного рода фото и видео аппаратуры, а также всем комплектованием к ним.
Если вам необходима батарейка GP189 для автономного использования на долгое время, то обратите свое внимание на российского производителя. Элементы питания «КОСМОС» и «ЭНЕРГИЯ» — как раз то, что нужно
Можно ли заряжать батарейку
Если элемент питания полностью израсходовала свой ресурс, то замените ее новым изделием. Попытки оживить батарейку могут закончиться плачевно. Если подавать на контакты изделия электрический ток, то электролит внутри может закипеть, и давление пара этого едкого вещества легко разорвет металлический корпус.
Применение «народных» методов, которые можно обнаружить на различных форумах в интернете, также либо не будут эффективны, либо также могут привести к травмам и порче имуществу в результате взрывной разгерметизации изделия.
Пробовали заряжать обычную батарейку
Да и успешно 33.44%
Да и не успешно 11.55%
Не пробовал 55.01%
Проголосовало: 2605
Технические характеристики
Каждому владельцу миниатюрных устройств, в которых используется элемент питания этого типа важно знать, что алкалиновые батареи можно использовать только в диапазоне температур от 0 до +45 градусов Цельсия. Кроме этого, необходимо учитывать следующие основные параметры GP189:
Характеристика | Значение |
---|---|
Форма | Таблетка (монетка) |
Вид | Марганцево-щелочная |
Упаковка | Фирменный блистер |
Диаметр | 11,6 мм |
Высота | 3,1 мм |
Емкость | 80 мАч |
Номинальное напряжение | 1,5 v |
Температура хранения | от -40 до +50 °С |
Температура эксплуатации | от -10 до +50 °С |
Срок годности | 3-5 лет |
Масса | 2 гр |
Батарейка обладает минимальный уровнем саморазряда, поэтому гарантированный период хранения изделия составляет не менее 3 лет.
Где используются элементы питания GP
С зарядными элементами данной компании знакомы все. Например, батарейки GP 164 часто используются в часах. Они маленькие, но их емкости хватает для бесперебойной и длительной работы наручных часов и различных мелких механизмов.
Аккумуляторы GP Extra Alkaline AA или ААА созданы для устройств с умеренным и повышенным потреблением энергии и используются в:
- фонариках,
- фотоаппаратах,
- дистанционных пультах,
- игрушках,
- настенных часах.
GP Batteries выпускает элементы напряжения разных видов для всей бытовой и сопутствующей техники. Часть продукции является аккумуляторами с возможностью повторного заряда. Такие элементы значительно дороже, но за короткий период времени они себя окупают.
Технические характеристики батарейки GP189
По форме батарейка напоминает таблетку. Более подробные технические характеристики элемента питания 189-ой модели можно увидеть в таблице.
Параметр | Значение |
---|---|
Основное обозначение | GP189 |
Вид | Щелочная |
Форма | Таблетка, монетка |
Номинальная емкость | 8 – 110 мА/ч |
Начальное напряжение | 1,5 В |
Аналоги GP189 | Подробнее читаем |
Высота | 3,1 мм |
Диаметр | 11,6 мм |
Вес | 20 гр |
Надежность и долговечность батареек 189 на щелочной основе отличает их от других моделей. Щелочная модель маркируется двумя заглавными буквами латинского алфавита AG.
Также бывают другие обозначения у данной модели. Изменяется маркировка, прописанная латинскими буквами. А вместе с ней соответственно меняется сфера применения батареи.
- AG – щелочная. Для плееров, диктофонов, фотоаппаратов, игрушек, вакуумных пылесосов. Распространенная модель используется повсеместно. Обладает долгим сроком хранения и длительной работой;
- CR – литиевая. Используется также повсеместно. Главное отличие от первой – постоянство напряжения, высокая энергоемкость;
- SR – серебряная. Используется в компьютерной периферии, фотоаппаратах –мыльницах. Служит дольше литиевой на 30 %;
- Carbon-Zinc – солевая. Обладает малой мощностью. Для пультов ДУ, датчиков дыма и других мало потребляющих приборов;
- PR или Zinc-Air – воздушно-цинковая. Подходит только для слуховых аппаратов.
Отличие батареек ААА от АА
Что вообще означают буквы ААА и АА? Это маркировка типоразмера. Подобного рода маркировок, конечно, много: А, АААА, В, С, D, N, F и т. д. В быту элементы ААА получили название «мизинчиковые». А вот «пальчиковые» батарейки это АА.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопросОстальные форматы цилиндрических элементов ввиду их не слишком большой популярности «кличек» не получили (изредка лишь можно услышать слова «бочонок», «большой бочонок»).Элементы типоразмеров С и D – большой и маленький «бочонки»
Но нас интересуют батарейки с обозначением АА и ААА, остальные оставим в покое. В чем разница между ними? Только в размерах. Больше никакой информации эта маркировка не несет. Взглянем на пальчиковую и мизинчиковую батарейки (АА и ААА), поставив их рядом.
Гальванические элементы формата АА (слева) и ААА
Видно, что элемент АА размером с палец, а ААА – с мизинец. Отсюда и название. Размеры пальчиковой и мизинчиковой батареек таковы:
Габариты элементов АА и ААА
На что обратить внимание при приобретении
При покупке батареек следует обращать внимание на следующие параметры:
- Вольтаж. Покупаемая батарейка должна иметь столько же Вольт, сколько и заменяемая. Иначе аппарат не включится при малом вольтаже, при большом – сгорят микросхемы;
- Емкость. Измеряется в мА\ч. В этом случае, чем больше, тем лучше. Так как будут служить дольше по времени;
- Вид батареек. Литиевые лучше, чем щелочные, так как больше по емкости. Щелочные лучше, чем солевые;
- Производитель. Известные мировые производители никогда не будут работать себе в убыток. А значит будут всегда выпускать качественные и долговечные источники питания.