Как устроен аккумулятор физика 8 класс кратко

Обновлено: 08.07.2024

Пишу для школьников (для лучшего понимания ими основ физики). Материал излагаю в соответствии с признанной ныне научной трактовкой физических явлений. Критике существующей теории и глубоким теоретическим рассуждениям здесь не место.

Аккумуляторы , как и гальванические элементы , являются химическими источниками постоянного тока.

Но в отличие от гальванических элементов, образующиеся в аккумуляторах в результате реакций химические соединения , могут быть разложены и приведены в первоначальное состояние.

Иначе, в аккумуляторах возможны и обратные процессы - превращения электрической энергии в химическую .

Рассмотрим принцип работы аккумуляторов на примере свинцового аккумулятора, применяемого в автомобиле.

Свинцовый аккумулятор представляет собой сосуд, заполненный раствором серной кислоты (дистиллированной воды с небольшим количеством кислоты), в который помещены две пластинки - одна изготовлена из чистого свинца ( губчатого свинца ), другая - из диоксида свинца.

Чистый свинец является более активным веществом (быстрее растворяется в растворе кислоты). Из свинцовой пластинки в раствор выходят положительно заряженные ионы свинца, а пластинка заряжается отрицательно.

Электрод из диоксида свинца растворяется слабее. Молекулы диоксида свинца , соединяясь с молекулами воды, разделяются на положительные ионы четырёхвалентного свинца и отрицательные ионы ОН. Образовавшиеся ионы свинца осаждаются на пластинке, заряжая её положительно.

Между заряженными пластинками (электродами) возникает разность потенциалов, равная примерно 2 В.

Так как для работы приборов автомобиля требуется постоянное напряжение в 12 В, то в нём используется аккумуляторная батарея, состоящая из шести последовательно соединённых аккумуляторов - в обиходе её называют просто аккумулятором (хотя это батарея аккумуляторов).

Особенностью аккумулятора является то, что он способен накапливать и удерживать значительную энергию в течение некоторого промежутка времени, а затем (при подключении к нагрузке) быстро отдавать эту энергию.

Так, аккумулятор в автомобиле способен отдать стартёру кратковременный ток в сотни ампер, запустив этим работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля .

Отдав энергию, аккумулятор в какой - то степени разряжается, но во время хода автомобиля он и заряжается от генератора. Так что в процессе работы автомобиля аккумулятор находится в нормальном (заряженном) состоянии.

Но если автомобиль долго не эксплуатировался, то аккумулятор разряжается . Он разряжается и в том случае, если отключен от потребителя (внешняя цепь разомкнута), когда он, например, стоит на столе.

Рассмотрим процесс разряда аккумулятора.

При подключении аккумулятора к потребителю свободные электроны с катода пойдут во внешнюю цепь, анод же будет поглощать свободные электроны из внешней цепи - по цепи пойдёт разрядный ток .

Процесс разряда аккумулятора можно изобразить формулой, идя в ней слева направо:

В левой части формулы записаны вещества, которые были в аккумуляторе изначально. В правой части записаны вещества образовавшиеся в процессе реакции.

В результате взаимодействия пластин с серной кислотой образуется вода и сернокислый свинец , откладывающийся на обеих пластинках.

Чем больше на пластинках накапливается сернокислого свинца, плохо проводящего ток, тем больше аккумулятор разряжается.

Таким образом, при разряде аккумулятора расходуется серная кислота и образуется вода, то есть плотность электролита уменьшается . По плотности электролита можно судить о степени заряженности аккумулятора.

На следующем рисунке приведены кривые зависимости напряжения на зажимах аккумулятора от времени, поясняющие процесс заряда (кривая 1) и разряда (кривая 2) аккумулятора.

Сейчас речь идёт о разряде, поэтому обратим внимание на кривую 2. Понижение напряжения на зажимах аккумулятора при разряде объясняется уменьшением плотности электролита при разряде.

Здесь приведены данные для одного аккумулятора. Если говорить о батарее, состоящей из 6 аккумуляторов, то напряжение надо увеличить в 6 раз.

Согласно кривой 2, при разрядке напряжение на аккумулятора падает. Если напряжение упало до 1,8 В, значит пора его заряжать. Если аккумулятор продолжать эксплуатировать, то напряжение на нём быстро упадёт до нуля. Это будет означать, что вся запасённая в аккумуляторе энергия израсходована, его пластины покрылись толстым слоем сернокислого свинца.

Если в это время аккумулятор отключить от нагрузки и поставить на зарядку, то напряжение на нём может увеличиться до 2 В (из - за проникновения электролита внутрь пластин). Но при включении нагрузки напряжение вновь быстро снизится до нуля. Аккумулятор полностью вышел из стоя, и не стоит тратить время на его зарядку.

Аккумулятор характеризуется ёмкостью .

Под ёмкостью аккумулятора понимается энергия , которую он может передать нагрузке при разряде до допустимого предела. равного 1,8 В. Измеряется ёмкость ампер-часами.

Например, аккумулятор ёмкостью 55 А ч может давать ток силой 55 А в течение 1 часа. Ёмкость зависит от количества активной массы, соприкасающейся с электролитом, силы разрядного тока и температуры электролита. При увеличении силы разрядного тока и уменьшении температуры электролита ёмкость аккумулятора уменьшается.

Для увеличения ёмкости аккумулятора несколько одноимённо заряженных пластин соединяют параллельно.

Каждая группа таких заряженных пластин работает как одна большая пластина, площадь которой равна сумме их площадей. Число отрицательных пластин должно быть на одну больше, чем положительных, чтобы обе стороны положительных пластин вступали во взаимодействие с электролитом.

Теперь рассмотрим как происходит процесс зарядки аккумулятора.

Для зарядки аккумулятора его подключают к другому источнику постоянного напряжения плюсом к плюсу (одноимёнными полюсами).

При этом зарядный ток в аккумуляторе течёт в направлении обратном разрядному току (при разрядке аккумулятора).

И химический процесс при разряде аккумулятора тоже идёт в обратном направлении (теперь надо смотреть на уравнение химической реакции справа налево)

В правой части уравнения записано то, что получено при разрядке аккумулятора, а в левой части - то, что получается при зарядке аккумулятора.

На отрицательном электроде анионы свинца, образованные из сульфата свинца, связываются с электронами, поступающими из внешней цепи, образуя чистый губчатый свинец .

На положительном электроде происходит образование окиси свинца с отдачей во внешнюю цепь электронов.

Количество воды в электролите уменьшается, количество кислоты растёт, то есть растёт плотность электролита . Таким образом, при заряде наряду с образованием на электродах исходных веществ (свинца и окиси свинца) повышается плотность электролита за счёт восстановления серной кислоты

По завершению процесса восстановления электродов, зарядка аккумулятора прекращается.

Если продолжать пропускать дальше зарядный ток через электролит, то начнётся процесс разложения воды на кислород и водород. Смесь этих газов взрывоопасна, поэтому следует избегать лишней продолжительности зарядки аккумулятора.

Итак, нами рассмотрен механизм преобразования химической энергии в электрическую энергию аккумулятора при его зарядке, и преобразования электрической энергии в химическую при разрядке аккумулятора.

Чтобы аккумулятор служил долго, не надо допускать его глубокой разрядки. При уменьшении напряжения на одном аккумуляторе до 1,8 В (на батарее аккумуляторов в 6 раз большем), аккумулятор надо заряжать. Величина зарядного тока не должна превышать 0,1 от ёмкости аккумулятора, то есть при ёмкости 55 А ч зарядный ток не должен быть больше 5,5 А. Продолжительность зарядки определяется стабилизацией тока на аккумуляторе.

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:

Электрические заряды могут быть разными. Это могут быть электроны или ионы (положительно или отрицательно заряженные).
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием поля электрические заряды начнут перемещаться, возникнет электрический ток.

• наличие свободных электрических зарядов;
• наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов;
• замкнутая электрическая цепь.

Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

• Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Сюда относятся: электрофорная машина, динамо-машина, генераторы.

Диски электрофорной машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щёток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака.

К нему относится термоэлемент. Две проволоки из разных металлов спаяны с одного края. Затем место спая нагревают, тогда между другими концами этих проволок появляется напряжение.

• Световой источник тока — энергия света преобразуется в электрическую энергию. Сюда относится фотоэлемент.

При освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

• Химический источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую в результате протекающих химических реакций.
Примером такого источника является гальванический элемент.

Угольный стержень У (с металлической крышкой М) помещают в полотняный мешочек, наполненный смесью оксида марганца с углём С, а затем в цинковый сосуд Ц. Оставшееся пространство заполняют желеобразным раствором соли Р. При протекании химической реакции цинк заряжается отрицательно (отрицательный электрод), а угольный стержень — положительно (положительный электрод). Между заряженным угольным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания. Они являются одноразовыми. В быту часто используют батарейки, которые можно подзаряжать многократно. Их называют аккумуляторами.

Простейший аккумулятор состоит из сосуда, наполненного слабым раствором серной кислоты в воде, в который опущены две свинцовые пластины (электроды). Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Если обе пластины соединить с полюсами какого-либо источника электрической энергии, то электрический ток, проходя через раствор, зарядит один электрод положительно, а другой — отрицательно. Такие аккумуляторы называют кислотными или свинцовыми. Кроме них ещё существуют щелочные или железоникелевые аккумуляторы. В металлогидридных аккумуляторах отрицательный электрод состоит из порошкообразного железа, а положительный из гидроокиси никеля с добавками графита и окиси бария. Электролитом служит раствор едкого калия с добавками моногидрата лития.
Аккумуляторы используют в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах, железнодорожных вагонах и даже на искусственных спутниках Земли.
Наряду с источниками тока существуют различные потребители электроэнергии: лампы, пылесосы, компьютеры и многие другие.

источник напряжения;
потребители: резисторы, лампы, реостат.
измерительные приборы: вольтметр, амперметр, ваттметр, омметр;
соединительные провода;
ключи для размыкания и переключения цепи.

Для поддержания электрического тока в цепи необходимы источники электрической энергии: источники электрического тока, источники электрического напряжения.

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, на зажимах которого электродвижущая сила (и напряжение) всегда поддерживается постоянным значением.

Источник электрического тока — двухполюсник, создающий ток постоянного значения, не зависящего от значения сопротивления на подключенной нагрузке. Внутреннее сопротивление такого источника приближается к бесконечности.

Необходимое условие существования тока - замкнутая цепь! Это означает, что все элементы цепи должны быть проводниками электричества и в цепи не должно быть разрывов. В случае размыкания цепи ток прекращает течь. Именно размыкание цепи и лежит в основе работы всех реле, кнопок и выключателей.

Порядок сборки электрической цепи указывается на специальном чертеже, который принято называть схемой.

Блоки питания

Принципиально устройство аккумулятора больше чем за 150 лет с момента его изобретения не изменилось, хотя современность внесла серьёзные новшества в технологические процессы их изготовления и используемые материалы, из чего состоит аккумулятор.

Автономный источник энергии

Что такое аккумулятор

Аккумулятор – автономный источник электричества, который накапливает, сохраняет и отдает энергию. Аккумуляторная батарея – важный элемент электрооборудования транспортного средства. Назначение акб определяется в запуске двигателя и обеспечении подачи электричества в бортовую сеть. Все электроприборы, когда выключен мотор, и не работает генератор, работают от батареи. Накопитель помогает в пробке, когда энергии генератора не хватает.

Устройство и принцип работы аккумулятора

Для того, чтобы разобраться, как работает аккумулятор, необходимо знать устройство акб, что внутри аккумулятора обеспечивает работу прибора. Основной принцип работы аккумулятора заключается в разности потенциалов при погружении двух пластин в электролит. В 12-ти вольтовой батарее объединены шесть аккумуляторов, каждый из которых вырабатывает 2 вольта. Все они объединены совместным корпусом, который образует единое целое конструкции.

Аккумулятор в разрезе

При работе этой конструкции, пластинки из-за действия серной кислоты выделяют сульфат свинца, в результате чего образуется электрический ток. Также выделяется вода, и поэтому концентрация электролита становится менее плотной. Во время зарядки АКБ процесс осуществляется в обратном порядке, свинец снова обретает металлическую форму, электролит становится более концентрированным. Принцип работы аккумулятора основан на методе двойной сульфатации, который позволяет полностью восстанавливать первоначальные свойства батареи. Срок службы аккумулятора зависит от качества используемых материалов, из чего состоит акб.

Схема строения

Виды аккумуляторов

Классификация акб по составу активного вещества

Свинцовые пластины, используемые в старых аккумуляторах перестали устраивать потребителей. Возникала необходимость по улучшению качества работы акб. Сначала добавили сурьму к свинцу, что позволило заметно продлить срок эксплуатации батареи. На следующем этапе – уменьшили процентное содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход привел к созданию малообслуживаемых аккумуляторов, потому что в них уже намного реже требовался долив воды.

При использовании металлического кальция для покрытия пластин появились кальциевые энергосберегающие источники. В предыдущих моделях потери воды из-за электролиза на 12 вольт требовали постоянного долива, а кальций позволил повысить этот порог до 16 вольт. Так появилась возможность в производстве необслуживаемых аккумуляторов использовать герметичный, неразборной корпус.

Сурьмянистые батареи относятся к классике из-за повышенного состава сурьмы, которая ускоряет процесс электролиза.
В малосурьмянистых акб материалом для пластин служит свинец с небольшой примесью сурьмы. В них степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.
При производстве кальциевых источников свинцовые пластины легированы до 0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды, как отрицательный, так и положительный.
Гибридные источники энергии вытесняют кальциевые. Конструктивные отличия состоят в том, что при их производстве объединили две технологии: одна, когда пластины формируются из сплава свинца и сурьмы, положительные электроды, а другая – когда пластины формируются из сплава свинца и кальция, отрицательные электроды.
EFB является улучшенной жидкозаполненной батареей. Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, вследствие чего увеличивается их ёмкость. Каждая из пластин закрыта в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
В гелевых аккумуляторах применяется гелеобразный электролит. Такая технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.
В литиевых акб используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития в смеси эфиров угольной кислоты.
Отличительной особенностью AGM является то, что в электролит с помощью специальной технологии между пластинами вставляются стекловолоконные микропористые прокладки.
Во всех щелочных батареях применяется растворенная в воде щёлочь.

Классификация батарей по типу электролита

Электролиты бывают кислотными, щелочными. Щелочные растворы используются в заправке аккумуляторных батарей. Щелочные аккумуляторные жидкости представляют собой сильные основания, которые проявляют большую активность по отношению к металлам и кислотам. При реакциях с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей подвергаются гидролизу. Химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электрической энергии в аккумуляторе.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в автомобильных аккумуляторах. Такие составы можно приобрести в специализированных магазинах или же приготовить самостоятельно в домашних условиях. На заводе процесс изготовления таких смесей осуществляется в масштабном производстве по ГОСТу. В домашней обстановке также возможно довольно точно при соблюдении обязательных пропорций и правил техники безопасности смешать кислоту с дистиллированной водой.

Важно! вода при минусовых температурах превращается в лед. Всегда при морозе нужно применять меры, необходимые для предотвращения замерзания аккумулятора.

Основные технические характеристики аккумуляторов

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость элемента – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Емкость электрического аккумулятора показывает время питания подключенной к нему нагрузки.

Важно! Емкость не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия.

Емкость всегда указывается на корпусе АКБ, а также на упаковке, ведь именно по этому критерию большинство пользователей выбирают нужную модель.

Пусковой ток

Величину, характеризующую параметр тока, протекающего в стартере автомобиля в момент пуска силового узла, принято считать пусковым током. Пусковой ток или стартерный возникает в момент, когда в замке зажигания поворачивается ключ и начинает проворачиваться стартер. Единица измерения величины – Ампер. Он же ток холодной прокрутки является показателем, как аккумулятор поведет себя в морозную погоду и сможет запустить двигатель при минусовых показателях. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре -18°С. При высоких показателях пускового тока увеличиваются шансы завести машину при минусовой температуре.

Полярность

Порядок расположения на крышке аккумулятора присоединительных клемм, которые являются токовыводящими соединительными элементами, называется полярностью. Полюса всего два – положительный и отрицательный, вариантов расположения – прямое и обратное.

Прямая полярность – отечественная разработка. Чтобы ее определить, нужно повернуть аккумулятор таким образом, чтобы этикетка была перед глазами. При расположении плюсовой клеммы слева, а минусовой справа, можно утверждать, что акб с прямой полярностью. На иномарках устанавливаются аккумуляторные батареи обратной полярности.

Прямая, обратная полярность

Исполнение корпуса

Корпус большинства аккумуляторов состоит из ударопрочного полипропилена, который характеризуется как материал легкий, не вступающий в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен довольно стоек к перепадам температур, возникающих под капотом автомобиля, нагрев может достигать до +60 ̊С, а при морозах до -30°С. Корпус большинства АКБ состоит из ручки для переноса, пробок, индикатора заряда, клемм для подключения к электросети. Вес АКБ емкостью 55Ач около 16,5 кг. Традиционно появились американский, европейский, азиатский и российский типы корпусов.

Европейские корпусы и американские имеют идентичные габариты. Например, у батарей емкостью 60 Ач общая высота от 17,5 до 19 сантиметров. У азиатских этот показатель немного выше, до 22 сантиметров за счет верхнего расположения электродов. Именно поэтому важно корректно анализировать возможности посадочного места под капотом, чтобы надежно закрепить АКБ прижимной планкой и избежать замыкания при случайном касании токоотводами металлических частей кузова.

У АКБ с европейским типом корпуса клеммы находятся в углублении, их верхний край не выступает над плоскостью крышки. Иногда клеммы дополнительно защищены от внешнего воздействия специальными крышечками. Азиатский тип корпуса – это коробка, на которой клеммы расположились на верхней крышке, верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора. Какую клемму снимать с аккумулятора первой читайте здесь.

Важно! При приобретении акб нужно знать, что европейские производители указывают габаритные размеры аккумулятора по корпусу. На азиатских корпусах могут указывать высоту батареи с учетом клемм или без них.

Российский стандарт акб

Обозначение	Описание букв
А	АКБ имеет общую крышку для всего корпуса
З	Корпус батареи залит и она является полностью заряженной изначально
Э	Корпус-моноблок АКБ выполнен из эбонита
Т	Корпус-моноблок АБК выполнен из термопластика
М	В корпусе использованы сепараторы типа минпласта из ПВХ
П	В конструкции использованы полиэтиленовые сепараторы-конверты

Европейские корпусы и американские имеют идентичные габариты

Тип и размер клемм

Американский стандарт

Тип крепления

При выборе акб особое внимание следует обращать на тип крепления АКБ, при котором батарея может крепиться снизу или сверху. Вверху крепится элемент с помощью специальной монтажной рамки, которая охватывает аккумулятор. Крепление аккумулятора происходит с помощью планки и двух шпилек. Чаще такой вид установки и фиксации аккумуляторной батареи встречается на автомобилях китайского или корейского производства.

Нижнее крепление применимо на европейских автомобилях. На нижней части корпуса акб находится выступ, за который аккумулятор прижимается к платформе с помощью пластины и винта.

Нижнее крепление

Назначение аккумуляторных батарей

Автомобильная аккумуляторная батарея выступает как источником электрического тока, необходимого для пуска двигателя, так и резервным источником питания, в случае, если энергии, вырабатываемой генератором, оказывается мало для электроснабжения авто. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, так как она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки.

Важно! Перед проверкой системы электроснабжения и электрического пуска, необходимо убедиться в том, что аккумуляторная батарея находится в заряженном состоянии и готова к эксплуатации.

В каких сферах используется

Аккумуляторные батареи используются как дополнительный или основной источник питания. Надежность, простота в использовании позволяет применять батареи в различных областях:

автомобильная промышленность;
освещение в аварийном состоянии;
переносное электрооборудование;
медицинское оборудование;
игрушки;
сигнализация в разных сферах применения;
телекоммуникационное оборудование.

Применение батареи в игрушках

Роль акб в работе приборов не оспорима. Применение источника энергии практически во всех отраслях доказывает значимость и необходимость знаний о внутреннем содержимом батарей. С использованием в автомобилях широкого разнообразия электроприборов, кондиционеров, мультимедийных центров, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка энергией поступает от АКБ, который кроме этого выполняет основную функцию, обеспечивает электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор, чтобы выявить сбои в работе источника энергии, назначение аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю. О способах и рекомендациях как проверить аккумулятор читай тут.

Аккумулятор представляет собой устройство, которое накапливает энергию в химической форме при подключении к источнику постоянного тока, а затем отдает ее, преобразуя в электричество. Его используют многократно за счет способности к восстановлению и обратимости химических реакций. Разряжается – снова заряжают. Применяются аккумуляторы в качестве автономных и резервных источников питания для электротехнического оборудования и различных устройств.

Устройство аккумулятора

В автомобилях обычно применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Рассмотрим их устройство.

Все элементы располагаются в корпусе, который изготавливают из полипропилена. Корпус состоит из емкости, разделенной на шесть ячеек, и крышки, оснащенной дренажной системой для стравливания давления и отвода газа. На крышку выводится два полюса (клеммы) – положительный и отрицательный.

Содержимое каждой ячейки представляет собой пакет из 16 свинцовых пластин, полярность которых чередуется. Восемь положительных пластин, объединенных бареткой, являются плюсовым электродом (катодом), восемь отрицательных – минусовым (анодом). Каждый электрод выводится к соответствующей клемме аккумулятора.

Пакеты пластин в ячейках погружены в электролит – раствор серной кислоты и воды плотностью 1,28 г/см3.

Между пластинами электродов, для предотвращения замыкания, вставлены сепараторы – пористые пластины, которые не препятствуют циркуляции электролита и не взаимодействуют с ним.

Отдельная пластина электрода – это решетка из металлического свинца, в которую впрессован (намазан) реагент. Активная масса катода – диоксид свинца (PbO2), анода – губчатый свинец.

Принцип действия аккумуляторов

Принцип действия аккумулятора основан на образовании разности потенциалов между двумя электродами, погруженными электролит. При подключении нагрузки (электротехнических устройств) к клеммам аккумулятора в реакцию вступают электролит и активные элементы электродов. Происходит процесс перемещения электронов, который, по сути, и является электротоком.

При разряде аккумулятора (подключении нагрузки) губчатый свинец анода выделяет положительные двухвалентные ионы свинца в электролит. Избыточные электроны перемещаются по внешней замкнутой электрической цепи к катоду, где происходит восстановление четырехвалентных ионов свинца до двухвалентных.

При их соединении с отрицательными ионами серного остатка электролита, образуется сульфат свинца на обоих электродах.

Ионы кислорода от диоксида свинца катода и ионы водорода из электролита соединяются, образуя молекулы воды. Поэтому плотность электролита понижается.

При заряде происходят обратные реакции. Под воздействием внешнего напряжения ионы двухвалентного свинца положительного электрода отдают по два электрона и окисляются в четырехвалентные. Эти электроны движутся к аноду и нейтрализуют ионы двухвалентного свинца, восстанавливая губчатый свинец. На катоде, путем промежуточных реакций, снова образуется двуокись свинца.

Химические реакции в одной ячейке вырабатывают напряжение 2 В, поэтому на клеммах аккумулятора из 6 ячеек и получается 12 В.

Читайте также: