Descrierea celulei galvanice. Baterii și celule galvanice

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Universitatea Națională de Cercetare Nucleară „MEPhI”

Institutul de Inginerie și Tehnologie Balakovo

CELULELE GALVANICE

Instrucțiuni

la cursul „Chimie”

toate formele de educație

Balakovo 2014

Scopul lucrării: studierea principiului de funcționare a celulelor galvanice.

NOȚIUNI DE BAZĂ

PROCESE ELECTROCHIMICE LA LIMITAREA FAZEI

Ionii atomici sunt localizați în locurile rețelelor cristaline metalice. Când un metal este scufundat într-o soluție, începe o interacțiune complexă a ionilor de metal de suprafață cu moleculele de solvent polar. Ca rezultat, metalul este oxidat, iar ionii săi hidratați (solvatați) intră în soluție, lăsând electroni în metal:

Me + mH2O Me(H2O) + nu -

Metalul este încărcat negativ, iar soluția este încărcată pozitiv. Atractia electrostatica apare intre cei care s-au transformat in lichid prin cationi hidratați și suprafața metalului și la interfața metal-soluție se formează un strat electric dublu, caracterizat printr-o anumită diferență de potențial - potenţialul electrodului.

Orez. 1 Strat dublu electric la interfața metal-soluție

Odată cu această reacție, are loc o reacție inversă - reducerea ionilor metalici la atomi.

Eu (H2O) + ne
Me + m H 2 O -

La o anumită valoare a potențialului electrodului se stabilește echilibrul:

Me + mH2O
Eu (H2O) + nu -

Pentru simplitate, apa nu este inclusă în ecuația reacției:

Meh
Eu 2+ +ne -

Potențialul stabilit în condiții de echilibru a reacției electrodului se numește potențial electrod de echilibru.

CELULELE GALVANICE

Celulele galvanice– surse chimice energie electrica. Sunt sisteme formate din doi electrozi (conductori de primul fel) cufundați în soluții de electroliți (conductori de al doilea tip).

Energia electrică din celulele galvanice se obține prin procesul redox, cu condiția ca reacția de oxidare să fie efectuată separat pe un electrod și reacția de reducere pe celălalt. De exemplu, atunci când zincul este scufundat într-o soluție de sulfat de cupru, zincul este oxidat și cuprul este redus

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

Zn 0 +Cu 2+ =Cu 0 +Zn 2+

Este posibil să se efectueze această reacție astfel încât procesele de oxidare și reducere să fie separate spațial; atunci trecerea electronilor de la agentul reducător la agentul oxidant nu se va produce direct, ci printr-un circuit electric. În fig. Figura 2 prezintă o diagramă a unei celule galvanice Daniel-Jacobi electrozii sunt scufundați în soluții de sare și sunt în stare de echilibru electric cu soluțiile. Zincul, ca metal mai activ, trimite în soluție mai mulți ioni decât cuprul, drept urmare electrodul de zinc, datorită electronilor care rămân pe el, este încărcat mai negativ decât cel de cupru. Soluțiile sunt separate printr-o partiție care este permeabilă numai ionilor într-un câmp electric. Dacă electrozii sunt conectați unul la altul cu un conductor (sârmă de cupru), atunci electronii de la electrodul de zinc, acolo unde sunt mai mulți, vor curge prin circuitul extern către cel de cupru. Apare un flux continuu de electroni - un curent electric. Ca urmare a pierderii de electroni de la electrodul de zinc, Zn începe să treacă în soluție sub formă de ioni, completând pierderea de electroni și încercând astfel să restabilească echilibrul.

Electrodul la care are loc oxidarea se numește anod. Electrodul la care are loc reducerea se numește catod.

Anod (-) Catod (+)

Orez. 2. Schema unei celule galvanice

Când funcționează un element cupru-zinc, au loc următoarele procese:

1) proces de oxidare anodic – zinc Zn 0 – 2e→Zn 2+;

2) catodic – procesul de reducere a ionilor de cupru Cu 2+ + 2e→Cu 0 ;

3) mișcarea electronilor de-a lungul circuitului extern;

4) mișcarea ionilor în soluție.

În paharul din stânga este lipsă de anioni SO 4 2-, iar în paharul din dreapta este un exces. Prin urmare, în circuitul intern al unei celule galvanice de lucru, se observă mișcarea ionilor de SO 4 2- din sticla dreaptă spre stânga prin membrană.

Însumând reacțiile electrodului, obținem:

Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+

Reacțiile au loc la electrozi:

Zn+SO 4 2- →Zn 2+ +SO 4 2- + 2e(anod)

Cu 2+ + 2e + SO 4 2- → Cu + SO 4 2- (catod)

Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4 (reacție totală)

Diagrama celulei galvanice: (-) Zn/ZnSO 4 | |CuSO 4 /Cu(+)

sau sub formă ionică: (-) Zn/Zn 2+ | |Cu 2+ /Cu(+), unde o linie verticală indică interfața dintre metal și soluție, iar două linii indică interfața dintre două faze lichide - o partiție poroasă (sau un tub de legătură umplut cu o soluție de electrolit).

Lucru electric maxim (W) la transformarea unui mol dintr-o substanță:

W=nF E, (1)

unde ∆E este fem-ul celulei galvanice;

F - Numărul Faraday egal cu 96500 C;

n este sarcina ionului metalic.

Forța electromotoare a unei celule galvanice poate fi calculată ca diferență de potențial dintre electrozii care alcătuiesc celula galvanică:

EMF = E oxid. – E restaurare = E k – E a,

unde EMF este forța electromotoare;

E oxid. – potenţialul electrod al metalului mai puţin activ;

E restaurare - potențialul electrod al metalului mai activ.

POTENȚIALELE STANDARD DE ELECTROD ALE METALELE

Este imposibil să se determine direct valorile absolute ale potențialelor electrodului metalelor, dar diferența dintre potențialele electrodului poate fi determinată. Pentru a face acest lucru, găsiți diferența de potențial dintre electrodul care este măsurat și electrodul al cărui potențial este cunoscut. Cel mai adesea, un electrod de hidrogen este folosit ca electrod de referință. Prin urmare, se măsoară EMF-ul unei celule galvanice compuse din electrodul de hidrogen de test și standard, al cărui potențial electrod este considerat egal cu zero. Circuitele celulelor galvanice pentru măsurarea potențialului metalic sunt următoarele:

H2, Pt|H + || Eu n + |Eu

Deoarece potențialul electrodului de hidrogen este condiționat egal cu zero, f.e.m. al elementului măsurat va fi egală cu potențialul electrodului metalului.

Potențialul electrod standard al metalului se numește potențialul său de electrod, care apare atunci când un metal este scufundat într-o soluție de ion propriu cu o concentrație (sau activitate) egală cu 1 mol/l, în condiții standard, măsurată în comparație cu un electrod standard de hidrogen, potențialul de care la 25 0 C se presupune în mod convenţional a fi zero. Prin aranjarea metalelor într-un rând pe măsură ce potențialele lor standard ale electrodului (E°) cresc, obținem așa-numita serie de tensiuni.

Cu cât potenţialul sistemului Me/Me n+ este mai negativ, cu atât metalul este mai activ.

Potențialul electrod al unui metal scufundat într-o soluție de sare proprie la temperatura camerei, depinde de concentrația ionilor cu același nume și este determinată de formula Nernst:

, (2)

unde E 0 – potenţial normal (standard), V;

R – constanta universală de gaz egală cu 8,31 J (mol. K);

F – numărul Faraday;

T - temperatura absolută, K;

C este concentrația ionilor metalici în soluție, mol/l.

Înlocuind valorile R, F, temperatura standard T = 298 0 K și factorul de conversie din logaritmii naturali (2.303) în zecimali, obținem o formulă convenabilă:

(3)

CONCENTRAȚIE CELE GALVANICE

Celulele galvanice pot fi compuse din doi electrozi de exact aceeași natură, scufundați în soluții din același electrolit, dar de concentrații diferite. Astfel de elemente se numesc elemente de concentrare, de exemplu:

(-)Ag | AgNO 3 || AgNO3 | Ag(+)

În circuitele de concentrare pentru ambii electrozi, valorile lui n și E 0 sunt aceleași, prin urmare, pentru a calcula EMF-ul unui astfel de element, puteți utiliza

, (4)

unde C1 este concentrația de electrolit într-o soluție mai diluată;

C 2 - concentrația electrolitului într-o soluție mai concentrată

POLARIZAREA ELECTROZLOR

Potențialele electrodului de echilibru pot fi determinate în absența curentului în circuit. Polarizare- modificarea potențialului electrodului la trecerea unui curent electric.

E = E i - E p , (5)

unde E este polarizarea;

E i este potenţialul electrodului în timpul trecerii curentului electric;

E p - potenţial de echilibru.

Polarizarea poate fi E K catodică (la catod) și anodică E A (la anod).

Polarizarea poate fi: 1) electrochimică; 2) chimic.

CERINȚE DE SECURITATE LA MUNCĂ

1. Experimentele cu substanțe cu miros neplăcut și toxice trebuie efectuate într-o hotă.

2. Când recunoașteți că gazul este eliberat prin miros, ar trebui să direcționați fluxul cu mișcări ale mâinii din vas către dvs.

3. Când efectuați experimentul, trebuie să vă asigurați că reactivii nu ajung pe față, pe haine sau pe o persoană care stă lângă tine.

4. Când încălziți lichide, în special acizi și baze, țineți eprubeta cu deschiderea departe de dvs. 5. Când diluați acidul sulfuric, nu trebuie să adăugați apă la acid, trebuie să turnați acidul cu grijă, în porții mici; apă rece

, amestecând soluția.

6. După terminarea lucrărilor, spălați-vă bine mâinile.

7. Se recomandă turnarea soluțiilor uzate de acizi și alcalii în recipiente special pregătite.

8. Toate sticlele cu reactivi trebuie să fie închise cu dopuri adecvate.

9. Reactivii rămași după lucru nu trebuie turnați sau turnați în sticle de reactivi (pentru a evita contaminarea).

Comandă de lucru

Exercitiul 1

ACTIVITATEA DE CERCETARE A METALURILOR

Instrumente și reactivi: zinc, granulat; sulfat de cupru CuS04, soluție 0,1 N; eprubete

Înmuiați o bucată de zinc granulat într-o soluție 0,1 N de sulfat de cupru. Lăsați-l în liniște pe trepied și urmăriți ce se întâmplă. Scrieți o ecuație pentru reacție. Concluzionați care metal poate fi luat ca anod și care ca catod pentru următorul experiment.

Sarcina 2

CELULA GALVANICĂ

Se toarnă până la ¾ din volumul unei soluții de sare metalică 1 M, care este anodul, într-un pahar, și același volum al unei soluții de sare metalică 1 M, care este catodul, în celălalt pahar. Umpleți tubul în formă de U cu soluție concentrată de KCl. Acoperiți capetele tubului cu bucăți groase de vată și coborâți-le în ambele pahare, astfel încât să fie scufundate în soluțiile preparate. Puneți o placă metal-anod într-un pahar și o placă metal-catod într-un altul; montați o celulă galvanică cu un galvanometru. Închideți circuitul și marcați direcția curentului folosind un galvanometru.

Desenați o diagramă a unei celule galvanice.

Scrieți ecuații electronice pentru reacțiile care au loc la anodul și catodul acestei celule galvanice. Calculați emf.

Sarcina 3

DETERMINAREA UNUI ANOD DIN UN SET DE PLACI SPECIFICAT

Instrumente și reactivi: Zn, Cu, Fe, Al – metale;

sulfat de zinc, ZnS04, soluție 1 M; sulfat de cupru CuSO 4, soluție 1 M; sulfat de aluminiu Al 2 (SO 4) 3 1 M soluție; sulfat de fierFeSO 4, soluție 1 M; clorură de potasiu KCl, soluție concentrată; ochelari; Tub în formă de U, vată.

Alcătuiți perechi galvanice:

Zn/ZnSO 4 ||FeSO 4 /Fe

Zn/ZnSO 4 || CuSO4/Cu

Al/Al 2 (SO 4) 3 || ZnSO4/Zn

Din setul indicat de plăci și soluții de săruri ale acestor metale, asamblați o celulă galvanică în care zincul ar fi catodul (sarcina 2).

Scrieți ecuații electronice pentru reacțiile care au loc la anodul și catodul celulei galvanice asamblate.

Scrieți reacția redox care stă la baza funcționării acestei celule galvanice. Calculați emf.

FORMULAREA RAPORTULUI

Jurnalul de laborator se completează în timpul orelor de laborator pe măsură ce se încheie munca și conține:

data terminarii lucrarii; Nume munca de laborator

și numărul ei;

numele experimentului și scopul desfășurării acestuia;

observatii, ecuatii de reactie, diagrama instrumentului;

întrebări și sarcini de testare pe această temă.

SARCINI DE CONTROL

1. Care dintre următoarele reacții sunt posibile? Scrieți ecuații de reacție în formă moleculară și creați ecuații electronice pentru ele:

Zn(NO3)2 + Cu →

Zn(NO3)2 + Mg →

2. Întocmește diagrame ale celulelor galvanice pentru a determina potențialele normale ale electrodului Al/Al 3+ , Cu/Cu 2+ împerecheate cu un electrod normal de hidrogen.

3. Calculați fem-ul celulei galvanice

Zn/ZnS04 (1M)| |CuSO 4 (2M)

4. Zincul pur din punct de vedere chimic aproape că nu reacționează cu acidul clorhidric. Când azotat de plumb este adăugat la acid, are loc o degajare parțială de hidrogen. Explicați aceste fenomene. Scrieți ecuațiile pentru reacțiile care au loc.

5. Cuprul este în contact cu nichelul și scufundat într-o soluție diluată de acid sulfuric, ce proces are loc la anod?

6. Întocmește diagrama unei celule galvanice, care se bazează pe o reacție care se desfășoară conform ecuației: Ni+Pb(NO 3) 2 =Ni(NO 3) 2 +Pb

7. Un electrod de mangan într-o soluție de sare are un potențial de 1,2313 V. Calculați concentrația ionilor Mn 2+ în mol/l.

Timp alocat pentru munca de laborator

Literatură

Principal

1. Glinka. PE. Chimie generală: manual. manual pentru universități. – M.: Integral – Presă, 2005. – 728 p.

2. Korzhukov N. G. Chimie generală și anorganică. – M.: MISIS;

INFRA-M, 2004. – 512 p.

Adiţional

3. Frolov V.V. Chimie: manual. indemnizatie pentru colegii. – M.: Mai sus. scoala, 2002. –

4. Korovin N.V.. Chimie generală: un manual de inginerie. direcţie si deosebita universități – M.: Mai sus. scoala, 2002.–559 p.: ill..

4. Ahmatov N.S. Chimie generală și anorganică: un manual pentru universități. - Ed. a IV-a, corectată - M.: Mai înaltă. şcoală, 2002. –743 p.

5. Glinka N.A. Sarcini și exerciții de chimie generală. – M.: Integral –Presă, 2001. – 240 p.

6. Metelsky A.V. Chimie în întrebări și răspunsuri: o carte de referință. – Mn.: Bel.En., 2003. – 544 p.

celule galvanice

Instrucțiuni

pentru a efectua lucrări de laborator

la cursul „Chimie”

pentru studenții din domeniile și specialitățile tehnice,

„Chimie generală și anorganică”

pentru studenții direcției „Tehnologie chimică”

toate formele de educație

Alcătuit de: Sinitsyna Irina Nikolaevna

Timoshina Nina Mihailovna

Celula galvanică este sursa energie electrica, principiul de funcționare se bazează pe reacții chimice. Majoritatea bateriilor și acumulatorilor moderni se încadrează în definiție și se încadrează în această categorie. Din punct de vedere fizic, o celulă galvanică este formată din electrozi conductori scufundați în unul sau două lichide (electroliți).

Informații generale

Celulele galvanice sunt împărțite în primare și secundare în funcție de capacitatea lor de a produce curent electric. Ambele tipuri sunt considerate surse și servesc unor scopuri diferite. Primele generează curent în timpul unei reacții chimice, cele din urmă funcționează exclusiv după încărcare. Mai jos vom discuta ambele soiuri. Pe baza cantității de lichide, se disting două grupuri de celule galvanice:

Inconstanța surselor de energie cu un singur lichid a fost observată de Ohm, dezvăluind inadecvarea celulei galvanice a lui Wollaston pentru experimente în studiul electricității. Dinamica procesului este astfel încât în ​​momentul inițial curentul este mare și crește inițial, apoi în câteva ore scade la valoarea medie. Bateriile moderne sunt capricioase.

Istoria descoperirii electricității chimice

Este puțin cunoscut faptul că în 1752 electricitatea galvanică a fost menționată de Johann Georg. Publicare: Research into the Origin of Pleasant and disconfort, lansat de Academia de Științe din Berlin, chiar a dat fenomenului o interpretare complet corectă. Experiment: plăcile de argint și plumb au fost conectate la un capăt, iar cele opuse au fost aplicate pe limbă din diferite părți. Gustul sulfatului de fier este observat pe receptori. Cititorii au ghicit deja că metoda descrisă de verificare a bateriilor a fost adesea folosită în URSS.

Explicația fenomenului: se pare că există niște particule de metal care irită receptorii limbii. Particulele sunt emise dintr-o placă la contact. Mai mult, un metal se dizolvă. De fapt, există un principiu de funcționare al unei celule galvanice, în care placa de zinc dispare treptat, eliberând energia legăturilor chimice cu curentul electric. Explicația a fost făcută cu o jumătate de secol înainte de raportul oficial al lui Alessandro Volta către Societatea Regală din Londra cu privire la descoperirea primei surse de energie. Dar, așa cum se întâmplă adesea cu descoperirile, de exemplu, interacțiunea electromagnetică, experiența a trecut neobservată de comunitatea științifică generală și nu a fost studiată corespunzător.

Să adăugăm că acest lucru s-a dovedit a fi din cauza abolirii recente a urmăririi penale pentru vrăjitorie: puțini oameni au decis, după trista experiență a „vrăjitoarelor”, să studieze fenomene de neînțeles. Situația era diferită cu Luigi Galvani, care lucra la departamentul de anatomie din Bologna din 1775. Specialitățile sale erau considerate iritante sistem nervos, dar luminarul a lăsat o amprentă semnificativă nu în domeniul fiziologiei. Elevul lui Beccaria a fost implicat activ în electricitate. În a doua jumătate a anului 1780, după cum reiese din memoriile omului de știință (1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, volumul 7, p. 363), broasca a fost din nou disecată (experimentele au continuat mulți ani).

Este de remarcat faptul că asistentul a observat un fenomen neobișnuit, exact ca și în cazul devierii unui ac de busole de către un fir care transportă curent electric: descoperirea a fost făcută doar de oameni indirect asociați cu cercetarea științifică. Observația se referea la zvâcnirea membrelor inferioare ale broaștei. În timpul experimentului, asistentul a atins nervul femural intern al animalului disecat, iar picioarele s-au zvâcnit. Pe masă din apropiere era un generator electrostatic și o scânteie a strălucit pe dispozitiv. Luigi Galvani a început imediat să repete experimentul. Ce a reușit? Și din nou mașina a scânteie.

S-a format o conexiune paralelă cu electricitatea, iar Galvani a vrut să știe dacă o furtună va acționa în mod similar asupra unei broaște. S-a dovedit că dezastrele naturale nu au un impact vizibil. Broaștele, atașate cu cârlige de cupru de măduva spinării de un gard de fier, se zvâcneau indiferent de conditiile meteo. Experimentele nu au putut fi efectuate cu repetabilitate 100% atmosfera nu a avut efect. Drept urmare, Galvani a găsit o mulțime de perechi formate din diferite metale, care, în contact unul cu celălalt și cu nervul, a făcut ca picioarele broaștei să se zvâcnească. Astăzi, fenomenul se explică prin diferite grade de electronegativitate a materialelor. De exemplu, se știe că plăcile de aluminiu nu pot fi nituite cu cupru; metalele formează un cuplu galvanic cu proprietăți pronunțate.

Galvani a remarcat pe bună dreptate că se formează un sistem închis circuit electric, a sugerat că broasca conținea electricitate animală, descărcată ca un borcan Leyden. Alessandro Volta nu a acceptat explicația. După ce a studiat cu atenție descrierea experimentelor, Volta a prezentat explicația că un curent ia naștere atunci când două metale se combină, direct sau prin electrolitul corpului unei ființe biologice. Cauza curentului se află în materiale, iar broasca servește ca un simplu indicator al fenomenului. Citat Volta dintr-o scrisoare adresată editorului unei reviste științifice:

Conductorii de primul fel (solide) și de al doilea fel (lichide), atunci când sunt în contact într-o anumită combinație, dau naștere unui impuls de electricitate astăzi este imposibil de explicat motivele apariției fenomenului; Curentul circulă într-un circuit închis și dispare dacă integritatea circuitului este întreruptă.

Polul voltaic

Giovanni Fabroni a contribuit la seria de descoperiri, raportând că atunci când două plăci dintr-o pereche galvanică sunt puse în apă, una începe să se prăbușească. Prin urmare, fenomenul este legat de procesele chimice. Între timp, Volta a inventat prima sursă de energie, care a servit mult timp pentru studiul energiei electrice. Omul de știință a căutat în mod constant modalități de a îmbunătăți acțiunea cuplurilor galvanice, dar nu le-a găsit. În timpul experimentelor, a fost creat proiectarea unei coloane voltaice:

1. Căni de zinc și cupru au fost luate în perechi în contact strâns una cu cealaltă.
2. Perechile rezultate au fost separate prin cercuri de carton umede și așezate una peste alta.

Este ușor de ghicit că s-a dovedit a fi o conexiune în serie de surse de curent, care, atunci când sunt rezumate, a îmbunătățit efectul (diferența de potențial). Noul dispozitiv a provocat un șoc care a fost vizibil pentru mâna omului când a fost atins. Similar cu experimentele lui Muschenbroek cu borcanul din Leyden. Cu toate acestea, a durat timp pentru a reproduce efectul. A devenit evident că sursa de energie este de origine chimică și se reînnoiește treptat. Dar să te obișnuiești cu conceptul de energie electrică nouă nu a fost ușor. Coloana voltaică s-a comportat ca un borcan Leyden încărcat, dar...

Volta organizează un experiment suplimentar. El furnizează fiecare dintre cercuri cu un mâner izolator, le aduce un timp în contact, apoi le deschide și efectuează o examinare cu un electroscop. În acel moment, legea lui Coulomb a devenit deja cunoscută, s-a dovedit că zincul era încărcat pozitiv, iar cuprul – negativ. Primul material a dat electroni celui de-al doilea. Din acest motiv, placa de zinc a coloanei voltaice este distrusă treptat. A fost desemnată o comisie care să studieze lucrarea, căreia i-au fost prezentate argumentele lui Alessandro. Chiar și atunci, prin inferență, cercetătorul a stabilit că tensiunea cuplurilor individuale se adaugă.

Volta a explicat că fără cercuri umede plasate între metale, structura se comportă ca două plăci: cupru și zinc. Nu are loc nicio amplificare. Volta a găsit primul rând de electronegativitate: zinc, plumb, staniu, fier, cupru, argint. Și dacă excludem metalele intermediare dintre cele extreme, „forța motrice” nu se schimbă. Volta a stabilit că electricitatea există atâta timp cât plăcile sunt în contact: forța nu este vizibilă, dar se simte ușor, de aceea este adevărată. Pe 20 martie 1800, omul de știință i-a scris președintelui Societății Regale din Londra, Sir Joseph Banks, căruia i s-a adresat și Michael Faraday pentru prima dată.

Cercetătorii englezi au descoperit rapid că, dacă se cade apă pe placa de sus (cupru), gazul este eliberat într-un punct specificat în zona de contact. Ei au făcut experimentul din ambele părți: firele unui circuit adecvat au fost închise în baloane cu apă. Gazul a fost examinat. S-a dovedit că gazul este inflamabil și este eliberat doar dintr-o parte. Firul de pe partea opusă s-a oxidat vizibil. S-a stabilit că primul este hidrogen, iar al doilea fenomen se produce din cauza excesului de oxigen. S-a stabilit (2 mai 1800) că procesul observat a fost descompunerea apei sub influența curentului electric.

William Cruikshank a arătat imediat că un lucru similar se poate face cu soluții de săruri metalice, iar Wollaston a dovedit în cele din urmă identitatea coloanei voltaice. electricitate statica. După cum a spus omul de știință: efectul este mai slab, dar are durata mai mare. Martin Van Marum și Christian Heinrich Pfaff au încărcat un borcan Leyden din element. Și profesorul Humphrey Davy a descoperit asta apa pura nu poate servi ca electrolit în acest caz. Dimpotrivă, cu cât un lichid este mai capabil să oxideze zincul, cu atât mai bine acționează coloana voltaică, ceea ce a fost destul de în concordanță cu observațiile lui Fabroni.

Acidul îmbunătățește foarte mult performanța prin accelerarea procesului de generare a energiei electrice. În cele din urmă, Davy a creat o teorie coerentă a coloanei voltaice. El a explicat că metalele au inițial o anumită sarcină, care, atunci când contactele sunt închise, provoacă acțiunea elementului. Dacă electrolitul este capabil să oxideze suprafața donorului de electroni, stratul de atomi epuizați este îndepărtat treptat, dezvăluind noi straturi capabile să producă electricitate.

În 1803, Ritter a asamblat o coloană de cercuri alternative de argint și pânză umedă, prototipul primei baterii. Ritter a încărcat-o dintr-o coloană voltaică și a observat procesul de descărcare. Interpretarea corectă a fenomenului a fost dată de Alessandro Volta. Și abia în 1825, Auguste de la Rive a dovedit că transferul de energie electrică într-o soluție se realizează de către ionii substanței, observând formarea oxidului de zinc într-o cameră cu apă curată, separată de o membrană adiacentă. Declarația l-a ajutat pe Berzelius să creeze model fizic, în care atomul de electrolit a fost imaginat a fi compus din doi poli încărcați opus (ioni) capabili să se disocieze. Rezultatul a fost o imagine armonioasă a transferului de energie electrică la distanță.

Elemente galvanice. Celulele galvanice sunt surse primare de curent chimic (CHS), care utilizează procese ireversibile transformarea energiei chimice în energie electrică. Sunt utilizate pe scară largă ca surse de curent continuu pentru echipamente radio portabile și de dimensiuni mici.

În conexiune paralelă elemente, capacitatea bateriei este egală cu suma capacităților elementelor incluse în ea și cu conexiune serială– cea mai mică capacitate a elementului inclus în acesta.

Element de capacitate a este cantitatea de energie electrică emisă de element în timpul descărcării și determinată în amperi-ore.

Elementele mangan-zinc și mercur-zinc sunt utilizate pe scară largă.

baterii. Bateriile, ca și celulele galvanice, sunt dispozitive pentru transformarea directă a energiei chimice în energie electrică. Spre deosebire de celulele galvanice, bateriile își pot restabili funcționalitatea furnizând energie electrică receptorilor prin încărcarea acestora de la o sursă externă de energie electrică. Prin urmare, o baterie este un dispozitiv reutilizabil care poate acumula și stoca energie electrică pentru o perioadă de timp. Este o sursă chimică secundară de curent. O rezervă de energie chimică este creată în el în timpul încărcării de la o sursă externă. La încărcarea unei baterii, materialele incluse în compoziția sa se transformă într-o stare în care pot intra în contact unele cu altele. reactie chimica cu eliberarea energiei electrice. Astfel, bateriile acumulează energie electrică atunci când sunt încărcate și o consumă atunci când sunt descărcate.

Bateriile sunt caracterizate de următorii parametri principali.

EMF al bateriei E, care depinde de compoziția masei active a plăcilor, de temperatura și concentrația (densitatea) electrolitului. EMF bateriei se măsoară cu un voltmetru cu o rezistență mare de intrare (mai mult de 1000 Ohm/V). Deoarece EMF-ul unei baterii încărcate și parțial descărcate poate fi același, este imposibil să se judece gradul de descărcare a bateriei după valoarea EMF.

Voltajul bateriei– diferența de potențial dintre plăcile pozitive și negative atunci când sarcina este pornită. Tensiune la încărcare U Z = E + I Z r 0, iar la descărcare U P = E - I P r 0,

unde I З, I Р – curenții de încărcare și de descărcare în A; r 0 – rezistența internă a bateriei, Ohm (este determinată de designul electrozilor, densitatea electrolitului, gradul de descărcare a bateriei și temperatura ambiantă).

Capacitatea nominală a unei baterii este cantitatea de energie electrică în Ah pe care o poate furniza cu un mod de descărcare de zece ore, curent constant și temperatura electrolitului de +25 o C. Valoarea curentă a modului de descărcare de 10 ore este egală cu coeficientul capacităţii nominale (C 10) împărţit la 10 .

Bateriile sunt capabile autodescărcare, adică reduce capacitatea acestuia atunci când circuitul de sarcină este deschis. Intensitatea autodescărcării depinde de temperatura ambiantă, compoziția electrolitului și materialul electrodului.

În funcție de compoziția electrolitului, bateriile sunt fie acide, fie alcaline.

Baterii cu acid. Carcasa (din cauciuc dur sau plastic) găzduiește electrozi pozitivi și negativi montați în blocuri. Masa activă a plăcii pozitive este dioxidul de plumb (PbO 2), iar cea negativă este plumbul (Pb). Electrolitul este o soluție apoasă de acid sulfuric. Tensiunea nominală a unei baterii cu acid este de 2,0 V. La încărcare, tensiunea crește la 2,6 - 2,8 V. La începutul descărcării, tensiunea scade rapid la 2,2 V. Trebuie reținut că este imposibil să descărcați un baterie acidă sub 1,8 V, deoarece în acest caz se formează o substanță slab solubilă pe plăcile negative acoperire albă(se produce sulfatarea bateriei). Pentru a proteja bateria de sulfatare, se recomandă încărcarea ei la fiecare 30 de zile, indiferent de capacitatea rămasă.

Dezavantajele bateriilor acide: sunt greu de întreținut și au durabilitate scăzută, sensibilitate crescută la scurtcircuite și suprasarcini, nu pot fi plasate în interiorul unității de control electronic (evaporațiile strică piesele).

Industria produce baterii acid tip SK cu o capacitate nominală de la 36 la 5328 Ah, de exemplu SK-148 (dacă acest număr 148 este înmulțit cu 36, obțineți o capacitate nominală de 5328 Ah).

Baterii alcaline. Sunt ușor de întreținut, pot fi încărcate mai rapid (4–7 ore în loc de 10–12 ore pentru cele acide) și pot fi plasate în interiorul REU fără a le afecta. Cele mai frecvent utilizate baterii alcaline sunt nichel-cadmiu (NC), nichel-fier (NI) și argint-zinc (SC). Ca electrolit se folosește o soluție apoasă de potasiu caustic.

Pentru bateriile alcaline, emf este de 1,5 V (într-o baterie descărcată E = 1,3 V). Densitatea medie a electrolitului din bateriile alcaline este aproximativ constantă în timpul încărcării și descărcării. Prin urmare, starea lor este caracterizată în principal de valoarea EMF.

Bateriile alcaline sunt produse de fabrică fără electrolit. La prepararea electrolitului, trebuie avută o grijă deosebită, deoarece amestecarea hidroxidului de potasiu cu apă eliberează o cantitate mare de căldură. Alcalii solidi sunt rupte în bucăți mici, în timp ce îl acoperiți cu material, astfel încât fragmentele să nu ajungă în ochi sau piele. Alcaliul se scufundă în apă în bucăți, amestecând continuu soluția cu o tijă de sticlă sau oțel.

BATERIE GALVANICE - grupuri de celule galvanice conectate electric intre ele care genereaza electricitate datorita substantelor chimice. reacţii care au loc între materialele active ale electrozilor. Bateriile galvanice folosesc cel mai adesea celule galvanice, în care electrodul pozitiv este format dintr-un amestec de dioxid de mangan și grafit, iar electrodul negativ este fabricat din zinc. O soluție de clorură de amoniu (amoniac) și alte săruri de clorură este de obicei utilizată ca electrolit. Astfel de elemente se numesc mangan-zinc.

Orez. 1. Celulă uscată tip cupă: 1 - electrod negativ (zinc), 2 - carcasă de carton, 3 - cabluri de curent, 4 - capac, 5 - electrod pozitiv, 6 - strat de electrolit (pastă), 7 - rășină, 8 - carton șaibă, 9 - garnitură izolatoare, 10 - tub de sticlă (ieșire de gaz)

Uneori, pe lângă dioxidul de mangan și grafit, la electrodul pozitiv se adaugă cărbune activ, care absoarbe oxigenul din atmosfera înconjurătoare, ceea ce îi permite să fie utilizat în aplicații chimice. reactii. Astfel de elemente se numesc mangan-aer-zinc. Au capacitate mai mare și costuri mai mici. În scopuri speciale, se folosesc elemente în vrac cărbune-zinc și fier-carbon, care au o constantă de înaltă tensiune. Din cauza neplăcerii utilizării celulelor în vrac cu electrolit lichid, acesta din urmă este transformat într-o stare vâscoasă cu ajutorul făinii, amidonului, cartonului sau altor materiale de umplutură, din cauza cărora își pierde fluiditatea și nu se revarsă din celulă în niciun fel. poziţie. Astfel de elemente se numesc uscate.

Există două tipuri principale de elemente uscate: ceașcă și biscuiți. Elementul de cupă (Fig. 1) are un electrod negativ (stâlp de zinc) sub forma unei cupe dreptunghiulare cilindrice, fără sudură sau având o cusătură longitudinală (brazită, sudată, laminată). Electrodul pozitiv este un cilindru sau o prismă presată pe o tijă de carbon care servește drept conductor de curent. Electrodul pozitiv este plasat în interiorul celui negativ, iar spațiul dintre ele este umplut cu electrolit condensat. Într-un element de biscuiți (Fig. 2), electrozii au formă de plăci, care sunt separate printr-o diafragmă de carton impregnată cu electrolit. Toate piesele sunt strânse cu o jantă elastică din clorură de vinil (inel). Conductorul de curent este un strat de masă conductor electric, impermeabil la electrolit, aplicat pe partea exterioară a electrodului de zinc. Elementele mangan-aer-zinc sunt produse numai în tip cupă.

Orez. 2. Celulă uscată de tip biscuiți: 1 - electrod negativ (zinc) cu un strat conductiv electric, 2 - electrod pozitiv, 3 - diafragme de carton impregnate cu electrolit, 4 - hârtie de ambalare cu electrozi pozitivi, 5 - inel de clorură de vinil

Principalii indicatori ai elementului sunt forța sa electromotoare (emf) și tensiunea, a căror valoare este măsurată de un voltmetru (vezi), în primul caz - în absența rezistenței de sarcină, în al doilea - la conectarea unei rezistențe de sarcină. specificate de standard. E.m.f. elementele mangan - zinc variază de la 1,5 la 1,8 V, de ex. d.s. elemente mangan-aer-zinc este de 1,4 V. Valoarea tensiunii elementului este întotdeauna mai mică decât e. d.s., diferența dintre ele crește odată cu scăderea rezistenței la sarcină. Cei mai importanți parametri ai bateriilor galvanice sunt și cantitatea de energie electrică pe care o furnizează și capacitatea de a o stoca pentru o perioadă lungă de timp (siguranță). Cantitatea de energie eliberată este măsurată fie prin durata de funcționare a elementului în ore, fie prin capacitatea sa electrică într-o - oră. Deoarece tensiunea elementului scade în timpul descărcării, atunci în tehnologie. documentația specifică întotdeauna o limită inferioară de tensiune (tensiunea finală), care determină limita inferioară a performanței acesteia. La o tensiune finală dată, capacitatea electrică a elementului și, prin urmare, durata funcționării acestuia, depinde și de temperatura și valoarea rezistenței de sarcină (a se vedea tabelul 1), precum și de frecvența descărcării.

Capacitatea bateriilor galvanice crește odată cu creșterea rezistenței la sarcină și creșterea temperaturii. Cea mai scăzută temperatură la care pot funcționa elementele: pentru mangan-zinc -20°, pentru mangan-aer-zinc -5°. Frecvența descărcării se caracterizează prin alternanța și durata perioadelor de descărcare și repaus a elementului. De regulă, celulele mangan - zinc cu descărcare intermitentă dau o capacitate mai mare decât cu o descărcare continuă, iar celulele mangan - aer - zinc, dimpotrivă, dau mai puțin.

Siguranța bateriilor (celulelor) galvanice este perioada de la momentul fabricării până la începerea funcționării, timp în care produsul își păstrează funcționalitatea. Cantitatea de capacitate rămasă (sau timpul de funcționare) este specificată de standard și este de obicei de 60-75% din original.

Perioada de valabilitate indicată pe etichetă este minimă și aproape întotdeauna bateriile sunt galvanice, iar celulele pot fi folosite o perioadă de timp. Adecvarea lor în acest caz este determinată de tensiune.

Conexiunea elementelor în bateriile galvanice poate fi în serie, paralelă și mixtă. Într-o conexiune în serie, polul pozitiv al unui element este conectat la polul negativ al următorului element etc. (Fig. 3).

Orez. 3. Diagrama conexiunii în serie a elementelor

Orez. 4. Schema conexiunii paralele a elementelor bateriei

Orez. 5. Conectare mixtă a celulelor bateriei

Această conexiune de elemente este utilizată pentru a crea o tensiune mai mare a bateriei galvanice, care în acest caz este direct proporțională cu numărul de elemente conectate în serie. Capacitatea bateriei galvanice nu se modifică și este egală cu capacitatea elementului individual. O conexiune paralelă se realizează prin conectarea între ele, pe de o parte, a tuturor polilor pozitivi ai elementelor, iar pe de altă parte, a celor negativi (Fig. 4). În același timp, capacitatea bateriei galvanice crește, iar tensiunea acesteia rămâne egală cu tensiunea elementului individual. Pentru o conexiune mixtă, sunt utilizate ambele metode de mai sus: mai multe grupuri identice sunt asamblate cu o conexiune în serie de elemente care sunt conectate între ele în paralel (Fig. 5). În același timp, atât tensiunea, cât și capacitatea cresc în consecință.

În funcție de scopul lor, bateriile galvanice sunt împărțite în anod, grilă, incandescente și lanternă.

Baterii cu anod galvanic (Fig. 6) sunt destinate să alimenteze circuitele anodice ale receptoarelor radio.

Orez. 6. Baterie BS-G-70

Tensiunea lor este relativ mare - de la 60 la 120 V. Sunt utilizate pentru curent scăzut - de la 3 la 12 mA. De obicei, aceste baterii galvanice au cabluri de curent suplimentare sub forma unei prize în panou sau fire moi, care vă permit să utilizați mai întâi o parte a bateriei galvanice și să conectați restul pe măsură ce tensiunea scade. Acest mod se numește descărcare secțională și permite, în anumite limite, creșterea duratei de viață a unei baterii galvanice.

Baterii de rețea galvanice sunt menite să creeze o tensiune de polarizare pe rețelele tuburilor radio.

Orez. 7. Baterie BSG-60-S-8

Ei folosesc o conexiune serială. Tensiune de la 4,5 la 12,0 V. Consumul de curent nu depășește 3 mA. Sunt montate în aceeași carcasă cu baterii cu anod galvanic (Fig. 7) și sunt formate din elemente identice cu acestea.

Baterii cu filament galvanic (Fig. 8) sunt concepute pentru a alimenta filamentele tuburilor radio.

Orez. 8. Baterie BNS-MVD-500

Pentru radiourile cu baterii staționare (Rodina, Iskra etc.), bateriile cu filament galvanic, pentru a crea o capacitate mai mare, sunt formate din patru elemente mangan-aer-zinc de dimensiuni mari conectate în paralel. Tensiunea lor este egală cu tensiunea unui element, iar consumul de curent este de la 0,3 la 0,5 A. În bateriile cu filament ale radiourilor cu baterii portabile galvanice se folosesc conexiuni paralele și mixte ale elementelor mici. Pentru radioul cu baterii Tula, industria produce un kit de alimentare într-o carcasă specială, format dintr-un anod și o baterie galvanică incandescentă (Fig. 9).

Orez. 9. Kit - alimentare pentru radio "Tula"

Baterii lanterne galvanice Proiectat pentru a alimenta becurile lanternei. Se caracterizează prin consum mare de curent (de la 150 la 280 A) la tensiune joasă (3,0-4,5 V) și dimensiuni reduse. Cele mai utilizate sunt bateriile galvanice de tip KBS-L-0,50 (Fig. 10), formate din trei elemente conectate în serie. Pentru felinare secțiune rotundă si instrumente de masura (ohmetre, avometre etc.), industria produce elemente cilindrice de tip FBS, legatura in serie intre care, daca este cazul, se realizeaza direct atunci cand sunt introduse in corpul lanternei (dispozitivului).

Orez. 10. Baterie pentru lanterna KBS-L-0.50

Legendele elementelor au de obicei patru părți. Numărul inițial indică dimensiunile (în mm): Nr. 2 - 40x40x100, Nr. 3-55x55x130, Nr. 6 - 80x80x175; litere - C - uscat, L - vara, X - rezistent la frig; următoarele numere indică capacitatea elementului. Deci, 3S-L-30 înseamnă: elementul nr. 3, uscat, de vară, cu o capacitate de 30 a-oră. Denumirea bateriilor galvanice, începând cu desemnarea literei, este formată din 4-5 părți, având următoarele semnificații: B - baterie, A - anod, N - incandescent, C - uscat, G - biscuiți, F - lanternă, K - buzunar . Numărul de după litere pentru bateriile cu anod galvanic arată tensiunea, pentru bateriile incandescente - capacitatea. Cu toate acestea, uneori, în denumirea bateriilor cu anod galvanic, litera A este omisă, iar la sfârșitul desemnării se adaugă un al doilea indicator numeric - capacitatea bateriei galvanice. Denumirile bateriilor galvanice care încep cu cifre au următoarele semnificații: numărul inițial indică tensiunea, numărul final indică capacitatea, literele: MC - sistem zinc-mangan, B - indică utilizarea oxigenului atmosferic, H - incandescent, A - anod, T - telefon, C - pentru aparate auditive, P - panou. Bateriile galvanice destinate alimentării radiourilor primesc și denumiri comerciale. Bateriile galvanice sunt marcate prin aplicarea unei etichete care indică: numele sau marca comercială a producătorului, simbol baterii galvanice, tensiune nominală, capacitate inițială, perioada de garantie depozitare și recipiente la sfârșitul termenului de valabilitate.

Adecvarea bateriilor și celulelor galvanice este determinată de inspecția externă și măsurarea tensiunii la conductorii de jos. La inspectare, trebuie să vă asigurați că conductoarele de coborâre sunt intacte și că nu există defecte externe: spargeri, distrugerea rășinii de turnare (mastic), deteriorarea sau umezeala carcasei. Tensiunea se verifică cu un voltmetru; nu trebuie să fie mai mică decât valorile indicate în tabel. 2. Bateriile galvanice sunt ambalate în cutii de lemn cu o greutate brută de 65-80 kg, căptușite în interior cu hârtie rezistentă la umezeală și separate de pereții lor cu un strat de așchii uscat sau alt material de ambalare. Bateriile galvanice trebuie depozitate într-un loc uscat și răcoros. Umiditate crescutăîn camera de depozitare, precum și creșterea temperaturii, le reduc drastic durata de valabilitate. Temperaturile scăzute nu sunt periculoase pentru bateriile galvanice: după încălzire, își restabilesc complet proprietățile. Bateriile galvanice sunt fabricate de întreprinderile Glavakkumulyatorproma din cadrul Ministerului Ingineriei Electrice al URSS.

Lit.: Sochevanov V.G., Elemente galvanice, M., 1951; Morozov GG. şi Gantmav S.A., Surse de curent chimic pentru alimentarea echipamentelor de comunicaţii, M., 1949; Catalogul consolidat al surselor de curent chimic, M., 1950.

Baterii și celule galvanice

Un element galvanic, sau cuplu galvanic, este un dispozitiv format din două plăci metalice (dintre care una poate fi înlocuită cu plăci de cocs), scufundate în unul sau două lichide diferite și care servește drept sursă de curent galvanic. Un anumit număr de elemente voltaice conectate între ele într-un mod cunoscut constituie o baterie galvanică. Cel mai simplu element din punct de vedere al structurii este format din două farfurii, scufundate într-un pahar de lut sau sticlă, în care se toarnă un lichid corespunzător tipului de farfurie; plăcile nu trebuie să aibă contact metalic în lichid. D. elementele se numesc primar dacă sunt surse independente de curent și secundar dacă devin efective numai după o expunere mai mult sau mai puţin prelungită la sursele de energie electrică care le încarcă. Când luăm în considerare originea elementelor voltaice, trebuie să începem cu coloana voltaică, strămoșul tuturor bateriilor galvanice ulterioare, sau cu bateria cu cupă voltaică.

Coloana de tensiune. Pentru a-l compune, Volta a luat perechi de cercuri metalice diferite, pliate sau chiar lipite la bază, și cercuri de carton sau de pânză umezite cu apă sau cu o soluție de potasiu caustic. Inițial s-au folosit căni de argint și cupru, iar apoi de obicei zinc și cupru. Din ele a fost făcut un stâlp, așa cum se arată în diagramă. 1 și anume: în primul rând se pune o placă de cupru și se pune pe ea o placă de zinc (sau invers), pe care se pune un cerc de carton umezit; aceasta constituia o pereche, peste care era suprapusă o a doua, din nou compusă din cercuri de cupru, zinc și carton, suprapuse una peste alta în aceeași ordine ca și în prima pereche.

Continuând să aplicați perechile ulterioare în aceeași ordine, puteți crea un pilon; stâlpul arătat în diavol. 1, din stânga, este format din perechi de 11 volți. Dacă un stâlp este instalat pe o placă a unei substanțe izolatoare, adică neconductoare, de exemplu, sticlă, atunci, începând de la mijlocul acestuia, o jumătate a coloanei (partea inferioară a desenului nostru) va fi încărcată cu electricitate pozitivă, iar celălalt (partea de sus din desen) - negativă. Intensitatea electricității, imperceptibilă la mijloc, crește pe măsură ce se apropie de capete, acolo unde este cea mai mare. Firele sunt lipite la cele mai de jos și cele mai înalte plăci; punerea în contact a capetelor libere ale firelor dă naștere la mișcarea electricității pozitive de la capătul inferior al polului prin fir spre cel superior și mișcarea electricității negative în sens opus; se formează un curent electric sau galvanic (vezi acest cuvânt). Volta a considerat două plăci de metale diferite ca fiind o pereche și a atribuit lichidului doar capacitatea de a conduce electricitatea (vezi Galvanism); dar conform vederii stabilite mai târziu, perechea este formată din două plăci diferite și un strat lichid între ele; prin urmare, plăcile de sus și de jos ale stâlpului (Fig. 1 din dreapta) pot fi îndepărtate. Un astfel de stâlp va fi format din 10 perechi, apoi placa sa cea mai inferioară va fi de cupru, iar cea de sus va fi zinc, iar direcția de mișcare a electricității sau direcția curentului galvanic va rămâne aceeași: de la capătul inferior a stâlpului (acum de la zinc) la cel superior (la cupru). Capătul de cupru al stâlpului a fost numit pol pozitiv, capătul de zinc a fost numit pol negativ. Ulterior, în terminologia lui Faraday, se numește polul pozitiv anod, negativ - catod. Coloana voltaică poate fi așezată orizontal într-un jgheab, acoperită în interior cu un strat izolator de ceară topită cu harpius. În zilele noastre polul voltaic nu este folosit din cauza muncii mari și a timpului necesar pentru asamblarea și demontarea acestuia; dar în trecut foloseau stâlpi formați din sute și mii de perechi; Profesorul V. Petrov l-a folosit la Sankt Petersburg în 1801-2. În timpul experimentelor sale cu o coloană, uneori formată din 4200 de perechi (vezi Galvanism), Volta și-a construit aparatul într-o altă formă, care este forma bateriilor de mai târziu. Bateria lui Volta (corona di tazze) era formată din cupe situate în jurul circumferinței unui cerc, în care era turnată apa calda sau soluție de sare; în fiecare cană erau două farfurii de metal diferite, una vizată de cealaltă. Fiecare placă este conectată prin sârmă la o placă diferită a cupei adiacente, astfel încât de la o cupă la alta de-a lungul întregii circumferințe plăcile se alternează constant: zinc, cupru, apoi din nou zinc și cupru etc. În locul în care se închide cercul , intr-o cana este placa de zinc, in cealalta - cupru; de-a lungul firului care conectează aceste plăci exterioare, curentul va curge de la placa de cupru (polul pozitiv) la placa de zinc (polul negativ). Volta a considerat această baterie mai puțin convenabilă decât un stâlp, dar, de fapt, forma bateriei a fost cea care s-a răspândit. De fapt, structura coloanei voltaice a fost schimbată curând (Cruikshank): alungită cutie de lemn, împărțit transversal prin plăci de cupru și zinc lipite împreună în compartimente mici în care se turna lichid, era mai convenabil decât o coloană voltaică convențională. Și mai bine era o cutie împărțită în compartimente prin pereți transversali de lemn; plăci de cupru și zinc au fost așezate pe ambele părți ale fiecărei despărțitori, fiind lipite între ele deasupra, unde, în plus, s-a lăsat un ochi. Un băţ de lemn care trecea prin toate urechile servea la ridicarea tuturor farfuriilor din lichid sau la scufundarea acestora.

Elemente cu un singur lichid. Curând după aceea, au început să fie făcute perechi sau celule individuale care puteau fi combinate în baterii căi diferite. Forța electrică de excitație a elementelor depinde de metale și lichide și de componentele acestora, iar rezistența internă depinde de lichide și de dimensiunea elementelor. Pentru a reduce rezistența și a crește intensitatea curentului, este necesar să se reducă grosimea stratului de lichid dintre plăci diferite și să se mărească dimensiunea suprafeței imersate a metalelor. Acest lucru se face în element Wollaston(Wollaston - după pronunția mai corectă Wulsten). Zincul este plasat în interiorul unei plăci de cupru îndoite, în care se introduc bucăți de lemn sau plută pentru a preveni atingerea plăcilor; un fir, de obicei din cupru, este lipit de fiecare dintre plăci; capetele acestor fire sunt aduse în contact cu un obiect prin care doresc să treacă un curent care curge în direcția de la cupru la zinc de-a lungul conductorilor exteriori și de la zinc la cupru de-a lungul piese interne element. În general, curentul circulă în interiorul lichidului de la un metal asupra căruia lichidul acționează mai puternic din punct de vedere chimic, la altul, asupra căruia acționează mai slab.În această celulă, ambele suprafețe ale plăcii de zinc servesc pentru fluxul de electricitate; Această metodă de dublare a suprafeței uneia dintre plăci a intrat ulterior în uz la aranjarea tuturor elementelor cu un singur lichid. Elementul Wollaston folosește acid sulfuric diluat, care se descompune în timpul acțiunii curentului (vezi Conductivitatea galvanică); rezultatul descompunerii va fi oxidarea zincului și formarea sulfatului de zinc, dizolvarea în apă și eliberarea de hidrogen pe placa de cupru, care astfel intră într-o stare polarizată (vezi Polarizare galvanică și Conductivitate galvanică), reducând curentul. putere. Variabilitatea acestei stări polarizate este însoțită de variabilitatea puterii curentului.

Din multe elemente cu un singur lichid le numim elemente media(Smee) și Grene,în primul - platină sau argint platinizat între două plăci de zinc, toate scufundate în acid sulfuric diluat. Acțiunea chimică este aceeași ca și în elementul lui Wollaston și este polarizată de hidrogen în platină; dar curentul este mai puțin variabil. Forța de excitație electrică este mai mare decât în ​​cupru-zinc.

elementul lui Grenet constă dintr-o placă de zinc plasată între două plăci tăiate din cocs; lichidul pentru acest element se prepară conform diferite rețete, dar întotdeauna din sare dicromopotasică, acid sulfuric și apă. Conform unei rețete, pentru 2500 de grame de apă trebuie să luați 340 de grame de sare numită și 925 de grame de acid sulfuric. Forța de excitație electrică este mai mare decât în ​​elementul Wollaston.

In timpul actiunii elementului Grenet se formeaza sulfat de zinc, ca si in cazurile anterioare; dar hidrogenul, combinându-se cu oxigenul acidului cromic, formează apă; în lichid se formează alaunul crom; polarizarea este redusă, dar nu este distrusă. Pentru elementul Grenet, un vas de sticlă cu un expandat fund, așa cum se arată în fig. 7 tabel „Celule și baterii galvanice”. Se toarnă atât de mult lichid, încât placa de zinc Z, care este mai scurt decât coca-cola CU, era posibil trăgând tija atașată de ea T,îndepărtați din lichid pentru timpul în care elementul ar trebui să rămână inactiv. Cleme V, V, conectat - unul cu tijă T,și, prin urmare, cu zinc, iar celălalt cu o margine de cărbune, sunt atribuite la capetele firelor conductoare. Nici discurile, nici cadrele lor nu au contact metalic unele cu altele; curentul circulă de-a lungul firelor de legătură prin obiecte externe în direcția de la cocs la zinc. Elementul carbon-zinc poate fi folosit cu o soluție de sare de masă (în Elveția, pentru telegrafe, apeluri) și apoi este valabil 9-12 luni. fara grija.

Element de Lalande și Chaperone,îmbunătățită de Edison, constă dintr-o placă de zinc și alta presată din oxid de cupru. Lichidul este o soluție de potasiu caustic. Acțiunea chimică este oxidarea zincului, care formează apoi un compus cu potasiul; Hidrogenul separat, oxidat de oxigenul oxidului de zinc, devine parte din apa rezultată, iar cuprul este redus. Rezistența internă este scăzută. Forța de excitație nu este determinată cu precizie, dar este mai mică decât cea a elementului Daniel.

Elemente cu două lichide. De la evoluţia hidrogenului pe una dintre solide G. elemente este un motiv care reduce puterea curentului (de fapt excitant electric) și îl face inconsistent, apoi plasarea plăcii pe care este eliberat hidrogenul într-un lichid capabil să doneze oxigen pentru a se combina cu hidrogenul ar trebui să facă curentul constant. Becquerel a fost primul care a construit (1829) un element cupru-zinc cu două lichide în scopul menționat, când elementele lui Grenet și Lalande nu erau încă cunoscute. Mai tarziu Daniel(1836) a proiectat un element similar, dar mai convenabil de utilizat. Pentru separarea lichidelor sunt necesare două vase: un vas de sticlă sau de lut glazurat, care conține un vas cilindric, de lut, ușor ars, și deci poros, în care se toarnă unul dintre lichide și se pune unul dintre metale; în spaţiul în formă de inel dintre două vase se toarnă un alt lichid în care se scufundă o placă dintr-un alt metal. În elementul lui Daniel, zincul este scufundat în acid sulfuric slab, iar cuprul este scufundat într-o soluție apoasă de sulfat de cupru (albastru). Smochin. 1 din tabel prezintă 3 elemente Daniel conectate într-o baterie;

cilindrii îndoiți din zinc se pun în pahare exterioare de sticlă, plăci de cupru, tot sub formă de cilindru sau îndoite ca litera S, se pun în cilindri interioare de lut. Îl puteți plasa invers, adică cuprul în vase externe. Curentul trece de la cupru la zinc prin conductori externi și de la zinc la cupru prin lichidul din celulă sau baterie în sine, iar ambele lichide se descompun simultan: sulfatul de zinc se formează într-un vas cu acid sulfuric, iar hidrogenul merge pe placa de cupru, în același timp, sulfatul de cupru (CuSO 4) se descompune în cupru (Cu), care se depune pe placa de cupru, și un compus separat inexistent (SO 4), care printr-un proces chimic formează apă cu hidrogen înainte de a avea timp. să fie eliberat sub formă de bule pe cupru. Argila poroasă, ușor umezită de ambele lichide, face posibil ca procesele chimice să fie transmise de la particulă la particulă prin ambele lichide de la un metal la altul. După acțiunea curentului, a cărui durată depinde de puterea sa (și aceasta din urmă parțial de rezistențele externe), precum și de cantitatea de lichide conținute în vase, se consumă tot sulfatul de cupru, după cum indică decolorarea soluția acestuia; apoi începe separarea bulelor de hidrogen pe cupru și, în același timp, polarizarea acestui metal. Acest element se numește constant, care, totuși, trebuie înțeles relativ: în primul rând, chiar și cu vitriol saturat există o polarizare slabă, dar principalul lucru este că rezistența internă a elementului scade mai întâi și apoi crește. Din acest al doilea și principal motiv, la începutul acțiunii elementului, se observă o creștere treptată a curentului, cu cât este mai semnificativă, cu atât puterea curentului este mai puțin slăbită de rezistențele externe sau interne. După o jumătate de oră, o oră sau mai mult (durata crește odată cu cantitatea de lichid cu zinc), curentul începe să slăbească mai lent decât a crescut, iar după câteva ore își atinge puterea inițială, slăbind treptat și mai mult. Dacă într-un vas cu o soluţie sulfat de cupru o alimentare din această sare este plasată în formă nedizolvată, apoi aceasta continuă existența curentului, precum și înlocuirea soluției de sulfat de zinc rezultată cu acid sulfuric proaspăt diluat. Cu toate acestea, cu un element închis, nivelul lichidului cu zinc scade treptat, iar cu cuprul crește - o circumstanță care în sine slăbește curentul (de la o creștere a rezistenței din acest motiv) și, în plus, indică o tranziție a lichidului de la unul. vas în altul (transfer de ioni, vezi Conductivitate galvanică, osmoză galvanică). Sulfatul de cupru se infiltrează în vasul cu zinc, din care zincul eliberează cuprul pur chimic, făcându-l să precipite parțial pe zinc și parțial pe pereții vasului de lut. Din aceste motive, există o cantitate mare de deșeuri de zinc și sulfat de cupru care este inutilă pentru curent. Cu toate acestea, elementul lui Daniel este încă unul dintre cele mai constante. Un pahar de lut, desi umezit de lichid, prezinta o mare rezistenta la curent; prin folosirea pergamentului în loc de lut, curentul poate fi crescut semnificativ prin reducerea rezistenței (element Carré); pergamentul poate fi înlocuit cu un balon de animal. În loc de acid sulfuric diluat, puteți folosi o soluție de masă sau sare de mare; forța de excitație rămâne aproape aceeași. Efectele chimice nu au fost studiate.

element Meidinger. Pentru curent frecvent și continuu și, în plus, destul de constant, dar slab, poate fi utilizat elementul Meidinger (Fig. 2 din tabel), care este o modificare a elementului Daniel. Sticla exterioară are o prelungire în partea superioară, unde pe buza interioară este plasat un cilindru de zinc; Pe fundul paharului se pune un altul mic, în care se pune un cilindru rulat din tablă de cupru, sau se pune în fundul vasului interior un cerc de cupru, care se umple apoi cu o soluție de sulfat de cupru. După aceasta, deasupra se toarnă cu grijă o soluție de sulfat de magneziu, care umple întreg spațiul liber al vasului exterior și nu înlocuiește soluția de vitriol, deoarece are o greutate specifică mai mare. Cu toate acestea, prin difuzia lichidelor, vitriolul ajunge încet la zinc, unde renunță la cuprul său. Pentru a menține saturația acestei soluții, în interiorul elementului este plasat un balon de sticlă răsturnat cu bucăți de sulfat de cupru și apă. Conductorii merg spre exterior din metale; părțile lor în lichid au o coajă de gutapercă. Absența unui borcan de lut în element îi permite să fie folosit timp îndelungat fără a-și schimba părțile; dar rezistența sa internă este mare, trebuie mutat din loc în loc cu foarte mare grijă și conține mult sulfat de cupru, care este inutil pentru curent; în balonul chiar şi al unui element mic se pune circa 1/2 kilogram de vitriol. Este foarte potrivit pentru telegrafe, apeluri electrice și alte cazuri similare și poate rezista luni de zile. Elemente Callot și Trouvé-Callot asemănătoare elementelor Meidinger, dar mai simple decât acestea din urmă. Kresten la Sankt Petersburg a aranjat și o modificare utilă a elementului Meidinger. element Thomson sub formă de farfurie sau tavă există un Daniel's modificat; membranele plate poroase din hârtie de pergament separă un lichid de altul, dar te poți descurca fără membrane. element SiemensȘi Halske aparține și categoriei lui Daniel. Elementul lui Minotto. Cerc de cupru în partea de jos Borcan de sticlă, pe care se toarnă cristale de sulfat de cupru, iar deasupra se află un strat gros de nisip silicios, pe care se așează un cerc de zinc. Totul este umplut cu apă. Durează 1 1/2 până la 2 ani pe liniile telegrafice. În loc de nisip, puteți lua pulbere de cărbune animal (Darsonval). Element Trouvé. Un cerc de cupru pe care se află o coloană de cercuri din hârtie de trecere, impregnată cu sulfat de cupru în partea de jos și cu sulfat de zinc în partea de sus. O cantitate mică de apă care umezește hârtia activează elementul. Rezistenta este destul de mare, actiunea este lunga si constanta.

element Grove, platină-zinc; platina este scufundată în acid azotic puternic, zincul în acid sulfuric slab. Hidrogenul eliberat prin acțiunea curentului este oxidat de oxigenul acidului azotic (NHO 2), care se transformă în anhidridă azotică (N 2 O 4), ai cărei vapori eliberați sunt nocivi pentru respirație și strica tot cuprul. părți ale aparatului, care sunt, prin urmare, mai bine făcute din plumb. Aceste elemente pot fi utilizate numai în laboratoarele unde există hote de fum, si in camera obisnuita trebuie plasat într-un sobă sau șemineu; au o forță de excitație mare și o rezistență internă scăzută - toate condițiile pentru o putere mare a curentului, care este cu atât mai constantă cu cât volumul de lichide conținut în element este mai mare. Smochin. 6 din tabel prezintă un astfel de element de formă plată; în afara acestuia în dreapta există o placă de zinc îndoită legată de foaia de platină a elementului Z al doilea element, în pliul căruia se află un vas plat de lut V pentru platină. În stânga este o foaie de platină prinsă de elementul de zinc și aparținând celui de-al treilea element. Cu această formă de elemente, rezistența internă este foarte mică, dar efectul puternic al curentului nu durează mult datorită cantității mici de lichide. Curentul curge de la platină prin conductorii exteriori către zinc, conform regulii generale menționate mai sus.

element Bunsen(1843), cărbune-zinc, îl înlocuiește complet pe cel precedent și este mai ieftin decât acesta, deoarece platina scumpă este înlocuită cu plăci de cocs. Fluidele sunt aceleași ca în elementul Grove, forța de excitație electrică și rezistența sunt aproximativ aceleași; direcția curentului este aceeași. Un element similar este prezentat în fig. 3 mese; țiglă de cărbune marcată cu litera CU, cu o clemă metalică cu semnul +; acesta este polul pozitiv, sau anodul, al elementului. Din cilindru de zinc Z cu o clemă (pol negativ, sau catod) există o placă cu o altă clemă, aplicată pe placa de carbon a celui de-al doilea element în cazul unei baterii. Grove a fost primul care a înlocuit platina din elementul său cu cărbune, dar experimentele sale au fost uitate. element Darsonval, carbon-zinc; pentru cărbune, un amestec de acid azotic și clorhidric, câte 1 volum, cu 2 volume de apă care conțin 1/20 de acid sulfuric. Element fora.- In loc de baton de cocs se foloseste o sticla din grafit si argila; Acolo se toarnă acid azotic. Acesta este aparent schimbare externă Elementul Bunsen face utilizarea acidului azotic mai completă.

element Sosnovsky.- Zinc într-o soluție de hidroxid de sodiu sau hidroxid de potasiu; cărbune într-un lichid format din 1 volum de acid azotic, 1 volum de acid sulfuric, 1 volum de acid clorhidric, 1 volum de apă. Remarcabil prin puterea sa de excitație electrică foarte mare.

Element Callan.- Carbonul elementelor Bunsen este înlocuit cu fier; forța de excitație rămâne aceeași ca la utilizarea cărbunelui. Fierul nu este expus acidului azotic, fiind în stare pasivă. În loc de fier, se poate folosi util fonta cu un anumit conținut de siliciu.

element Poggendorff diferă de elementul Bunsen prin înlocuirea acidului azotic cu un lichid similar cu cel folosit în elementul Grenet. Pentru 12 părți în greutate de dicromat de potasiu dizolvat în 100 de părți de apă, adăugați 25 de părți de acid sulfuric puternic. Forța de excitație este aceeași ca în elementul Bunsen; dar rezistenta interna este mai mare. Oxigenul din lichidul menționat, renunțat la oxidarea hidrogenului este mai mic decât în ​​acidul azotic la același volum. Absența mirosului la utilizarea acestor elemente, combinată cu alte avantaje, a făcut ca acesta să fie cel mai convenabil de utilizat. Cu toate acestea, polarizarea nu a fost complet eliminată. elementul Imshenetsky, carbon-zinc. Placă de grafit (carbon) într-o soluție de acid cromic, zinc într-o soluție de sare de sulfură de sodiu. Forță de excitație mare, rezistență internă scăzută, utilizare aproape completă a zincului și foarte buna utilizare acid cromic.

element Leclanche, carbon-zinc; în loc de lichid oxidant, conține pulbere (mare) de peroxid de mangan la placa de cărbune, amestecată cu pulbere de cocs (fig. 5 tabel) într-un borcan interior de lut permeabil la lichid; Un bețișor de zinc este plasat în exterior într-unul dintre colțurile balonului cu formă specială. Lichidul - o soluție apoasă de amoniac - se toarnă din exterior și pătrunde în borcanul de lut până la cărbune (cocs), umezind peroxidul de mangan; partea superioară a borcanului este de obicei umplută cu rășină; sunt lăsate găuri pentru ca gazele să scape. Forța de excitație este medie între elementele Daniel și Bunsen, rezistența este mare. Acest element, lăsat închis, dă un curent cu putere în scădere rapidă, dar pentru telegrafe și uz casnic durează unul până la doi ani la adăugarea lichidului. Când amoniacul (NH 4 Cl) se descompune, clorul este eliberat în zinc, formând clorură de zinc și amoniac cu cărbunele. Peroxidul de mangan, bogat în oxigen, trece încetul cu încetul într-un compus cu o stare de oxidare inferioară, dar nu în toate părțile masei care umple vasul de lut. Pentru a utiliza mai complet peroxidul de mangan și a reduce rezistența internă, aceste elemente sunt aranjate fără borcan de lut, iar plăcile sunt presate din peroxid de mangan și cărbune, între care este plasat cocs, așa cum se arată în Fig. 4 mese. Aceste tipuri de elemente pot fi făcute închise și ușor de transportat; sticla este înlocuită cu cauciuc corn. Geff a modificat și acest element, înlocuind soluția de amoniac cu o soluție de clorură de zinc.

Elementul lui Marie-Devi, cărbune-zinc, conţine, cu cărbune, o masă asemănătoare aluatului de sulfat de mercuric (Hg 2 SO 4), umezit cu apă, pus într-un borcan poros de lut. Pe zinc se toarnă acid sulfuric slab sau chiar apă, deoarece primul va fi deja eliberat din sarea de mercur prin acțiunea unui curent, în timpul căruia hidrogenul este oxidat, iar cu cărbunele se eliberează mercur metalic, astfel încât după ceva timp elementul devine zinc-mercur. Forța electrică de excitație nu se schimbă de la utilizarea mercurului pur în loc de cărbune; este putin mai mare decat in elementul Leclanche, rezistenta interna este mare. Potrivit pentru telegrafe și, în general, pentru acțiunea curentă intermitentă. Aceste elemente sunt folosite și în scopuri medicale și preferă să fie încărcate cu oxid de sulfat de mercur (HgSO4). Forma acestui element, convenabilă pentru scopuri medicale și de altă natură, este un cilindru înalt din cauciuc corn, a cărui jumătate superioară conține zinc și cărbune, iar jumătatea inferioară conține apă și sulfat de mercur. Dacă elementul este răsturnat, acesta acționează, dar în prima poziție nu generează curent.

Elementul Warren Delarue- zinc-argint. O bandă îngustă de argint iese dintr-un cilindru de clorură de argint topită (AgCl) plasat într-un tub de hârtie pergament; zincul are forma unei tije subțiri. Ambele metale sunt plasate într-un tub de sticlă sigilat cu un dop de parafină. Lichidul este o soluție de amoniac (23 părți de sare la 1 litru de apă). Forța de excitație electrică este aproape aceeași (puțin mai mult) ca în elementul Daniel. Metalul argintiu este depus din clorură de argint pe banda de argint a elementului și nu are loc nicio polarizare. Bateriile fabricate din acestea au fost folosite pentru experimente privind trecerea luminii în gazele rarefiate (V, Warren Delarue). Geff a dat acestor elemente un dispozitiv care le-a făcut comod de transportat; folosit pentru bobine de inducție medicale și pentru curenți continui.

Elemente de Duchaumin, Partz, Figier. Primul este zinc-carbon; zinc într-o soluție slabă de sare de masă, cărbune - într-o soluție de clorură ferică. Instabil și puțin explorat. Partz a înlocuit zincul cu fier; o soluție de sare de masă are o densitate de 1,15, o soluție de clorură ferică are o densitate de 1,26. Mai bun decât precedentul, deși forța electrică de excitație este mai mică. Figier folosește un lichid în elementul fier-cărbune, obținut prin trecerea unui curent de clor printr-o soluție saturată de sulfat de fier. element Nyode, carbon-zinc. Zincul are forma unui cilindru care înconjoară un cilindru de lut poros care conține o placă de cocs acoperită cu înălbitor. Elementul este sigilat cu un dop umplut cu ceară; o soluție de sare de masă (24 părți la 100 părți apă) este turnată prin orificiul din ea. Forța electrică de excitație este mare; cu acțiune constantă, oarecum prelungită, asupra rezistenței mici externe, slăbește curând, dar după o oră sau două de inactivitate a elementului își atinge valoarea anterioară.

Elemente uscate. Acest nume poate fi dat elementelor în care prezența lichidului nu este evidentă atunci când este aspirat în corpurile poroase ale elementului; ar fi mai bine să-i suni umed. Acestea includ elementul Trouvé cupru-zinc descris mai sus și elementul Leclanche, modificat de Germain. Acesta din urma foloseste fibre extrase din nuci de cocos; Din el se prepară o masă care absoarbe puternic lichidul și gazele, pare uscată și acceptă doar presiunea sub presiune aspect umed. Ușor portabil și potrivit pentru stațiile telegrafice și telefonice de călătorie. Elemente Gasner (carbon-zinc), care contin gips, probabil impregnat cu clorura de zinc sau amoniac (tinut secret). Forța de excitație este aproximativ aceeași ca în elementul Leclanche, la ceva timp după debutul acțiunii acestuia din urmă; rezistenţa internă este mai mică decât cea a lui Leclanche. Într-o celulă Leclanche-Barbier uscată, spațiul dintre cilindrul exterior de zinc și cilindrul interior gol de aglomerat, care include peroxid de mangan, este umplut cu gips, o soluție saturată de compoziție necunoscută. Primele teste, destul de lungi, ale acestor elemente au fost favorabile pentru ei. Element gelatină-glicerină Kuznetsova există cupru-zinc; constă dintr-o cutie de carton înmuiată în parafină cu fundul căptușit cu tablă în interior și în exterior. Pe tavă se toarnă un strat de sulfat de cupru mărunțit, pe care se toarnă o masă de gelatină-glicerină care conține acid sulfuric. Când această masă se întărește, se toarnă un strat de zinc amalgamat zdrobit, umplut din nou cu aceeași masă. Aceste elemente alcătuiesc o baterie ca o coloană voltaică. Proiectat pentru apeluri, telegrafe și telefoane. În general, numărul diferitelor elemente uscate este foarte semnificativ; dar în majoritatea lor, datorită compoziției secrete a lichidelor și aglomeratelor, judecata despre acestea este posibilă doar într-un mod practic, dar nu științific.

Elemente de suprafață mare și rezistență scăzută.În cazurile în care este necesară strălucirea unor fire sau plăci scurte, destul de groase, cum ar fi, de exemplu, în timpul unor operații chirurgicale (vezi Galvanocaustica), se folosesc elemente cu suprafețe metalice mari scufundate în lichid, ceea ce reduce rezistența internă și astfel crește actual. Metoda Wollaston de dublare a suprafeței este aplicată la compoziția suprafețelor dintr-un număr mare de plăci, așa cum se arată în Fig. 2, unde y, y, y- se pun placi din acelasi metal in spatiile dintre placi ts, ts, ts, ts alt metal.

Toate plăcile sunt paralele între ele și nu se ating, dar toate cu același nume sunt conectate prin fire externe într-un singur întreg. Întregul sistem este un element uniform format din două plăci, fiecare cu o suprafață de șase ori mai mare decât cea prezentată, cu o grosime a stratului de lichid dintre plăci egală cu distanța dintre fiecare două plăci prezentată în desen. Deja la începutul acestui secol (1822), aparate cu mari suprafata metalica. Acestea includ elementul mare Gare, numit deflagrator. Lungimi lungi de foi de zinc și cupru, separate prin flanel sau bețe de lemn, sunt rulate într-o rolă în care foile nu intră în contact metalic între ele. Această rolă este scufundată într-o cuvă de lichid și produce un curent foarte mare atunci când acționează asupra unei rezistențe externe foarte mici. Suprafața fiecărei foi este de aproximativ 50 de metri pătrați. picioare (4 metri pătrați). În zilele noastre, în general, încearcă să reducă rezistența internă a elementelor, dar le oferă o suprafață deosebit de mare pentru anumite aplicații particulare, de exemplu, în intervenții chirurgicale pentru tăierea excrescentelor dureroase cu o sârmă sau o placă fierbinte, pentru cauterizare (vezi Galvanocaustică). ). Deoarece conductoarele de rezistență scăzută sunt încălzite, curentul poate fi obținut tocmai prin reducerea rezistenței interne. Prin urmare, un număr mare de plăci sunt amplasate în elemente galvanocaustice, dispuse similar celor prezentate în Fig. 2 texte. Aparatul nu prezintă caracteristici speciale, dar este adaptat pentru o utilizare convenabilă; astfel, de exemplu, celulele carbon-zinc sau bateriile Chardin cu lichid de crom, folosite la Paris, Lyon, Montpellier și Bruxelles. Operatorii trebuie atenționați cu privire la necesitatea de a utiliza un contor de curent cu rezistență foarte scăzută (ampermetru sau ampermetru) pentru a se asigura că bateria este în stare bună înainte de utilizare.

Elemente normale trebuie să-și păstreze forța de excitație electrică sau să aibă o diferență de potențial constantă cât mai mult timp posibil atunci când sunt ținute deschise pentru a servi ca unitate de măsură normală atunci când se compară forțele de excitație electrică între ele. În acest scop, Rainier a propus o pereche cupru-zinc, în care suprafața cuprului este foarte mare în comparație cu zincul. Lichidul este o soluție de 200 de părți de sare uscată de masă în 1000 de părți de apă. În această condiție, polarizarea cuprului este foarte slabă dacă acest element este introdus într-un circuit cu rezistență mare și pentru o perioadă scurtă de timp. Element normal Latimer Clark constă din zinc într-o soluție de sulfat de zinc, mercur și sare de sulfură de mercur (Hg 2 SO 4). Element normal Fleming, cupru-zinc, cu soluții de sulfat de cupru și sulfat de zinc de o anumită densitate, întotdeauna constantă. Element normal Biroul poștal și telegraf din Londra, cupru-zinc, cu o soluție de sulfat de zinc și cristale de sulfat de cupru cu cupru este foarte potrivit. Pentru forța electrică de excitație a elementului Fleming, vezi placa de la sfârșitul articolului.

Elemente secundare, sau baterii, provin din stâlpii secundari ai lui Ritter (vezi Galvanism), care au rămas fără o atenție specială timp de 50 de ani. O coloană Ritter, constând din plăci de cupru scufundate într-un lichid, s-a polarizat după acțiunea unei coloane voltaice asupra ei și, după aceea, putea genera ea însăși un curent, a cărui direcție era opusă curentului primar. În 1859, Plante a construit un element format din două foi de plumb, înfăşurate în spirală ca un deflagrator Gare, fără contact metalic reciproc, şi scufundate în acid sulfuric slab. Prin conectarea unei foi de plumb la anod (polul pozitiv), iar cealaltă la catodul unei baterii de cel puțin 2 celule Bunsen sau Poggendorff conectate în serie, trecând astfel un curent care curge în lichid de la plumb la plumb, provocând astfel separarea oxigenului pe placa de plumb, conectată la anod, și a hidrogenului pe o foaie conectată la catod. Pe placa anodică se formează un strat de peroxid de plumb, în ​​timp ce placa catodică este complet curățată de oxizi. Datorită eterogenității plăcilor, acestea formează perechi cu o forță electrică de excitație mare, dând un curent în direcția opusă celei precedente. Forța mare de excitație care se dezvoltă în elementul secundar și îndreptată opus forței de excitație a bateriei primare este motivul pentru care aceasta din urmă o depășește pe prima. Două elemente Poggendorff conectate în serie au o forță de excitare de aproximativ 4 volți, dar un element Plante doar aproximativ 2 1/2. Pentru a încărca 3 sau 4 elemente Plante conectate în paralel (vezi Bateriile galvanice), de fapt ar fi suficiente cele 2 elemente Poggendorff anterioare, dar acțiunea lor ar fi foarte lentă pentru a oxida o suprafață atât de mare de plumb; prin urmare, pentru a încărca simultan, de exemplu, 12 elemente Plante conectate în paralel, aveți nevoie de acțiunea a 3-4 elemente Bunsen cu o forță de excitare de 6-8 volți timp de câteva ore. Celulele Plante încărcate conectate în serie dezvoltă o forță de excitație electrică de 24 de volți și produc mai multă incandescență, de exemplu, decât o baterie de încărcare, dar efectul bateriei secundare va fi mai scurt. Cantitatea de energie electrică pusă în mișcare de bateria secundară nu este mai mare decât cantitatea de electricitate trecută prin aceasta de la bateria primară, dar, fiind trecută prin conductorii externi la o diferență de tensiune sau potențial mai mare, este consumată într-un timp mai scurt.

Celulele plantelor, după diverse îmbunătățiri practice, au fost numite baterii. În 1880, Faure a venit cu ideea de a acoperi plăcile de plumb cu un strat de plumb roșu, adică oxid de plumb gata preparat, care, datorită acțiunii curentului primar, a fost oxidat în continuare pe o placă și dezoxidat pe celălalt. Dar metoda de atașare a plumbului roșu a necesitat îmbunătățiri tehnice, care au constat în esență în folosirea unei grile de plumb, în ​​care celulele goale sunt umplute cu un aluat de plumb roșu și litargiu în acid sulfuric slab. Bateria Fitz-Gerald folosește plăci de oxid de plumb fără nicio bază metalică; În general, există o mulțime de sisteme de baterii și iată o imagine doar a unuia dintre cele mai bune (Fig. 8 a tabelului). Grila de plumb Hagen este compusă din două proeminențe una față de alta, ceea ce împiedică căderea bucăților de oxid de plumb din cadru; tăieturi special reprezentate de-a lungul liniilor abȘi CD Desenul principal explică structura acestui cadru. Un cadru este umplut cu plumb roșu, celălalt cu litarge (cea mai scăzută stare de oxidare a plumbului). Un număr impar, de obicei cinci sau șapte, de plăci sunt conectate în același mod cum este explicat în diavol. 2; în primul caz 3, în al doilea 4 sunt acoperite cu litargi. Dintre tehnicienii ruși, Yablochkov și Khotinsky au beneficiat de proiectarea bateriilor. Aceste elemente secundare, care prezintă un inconvenient tehnic - greutate foarte mare, au primit o varietate de aplicatii tehnice, apropo, spre casă iluminat electricîn cazurile în care este imposibilă utilizarea curentului continuu din dinamo în acest scop. Bateriile încărcate într-un loc pot fi transportate în altul. Acum sunt încărcate nu cu elemente primare, ci cu dinamo, cu respectarea unor reguli speciale (vezi Dinamo, Iluminat electric).

Compoziția bateriilor galvanice. Bateria este compusă din elemente în trei moduri: 1) conexiune în serie, 2) conexiune paralelă, 3) combinată din ambele anterioare. În fig. Tabelul 1 prezintă o legătură în serie a 3 elemente Daniel: zincul primei perechi, numărând din dreapta, este legat printr-o bandă de cupru de cuprul celei de-a doua perechi, zincul celei de-a doua perechi de cuprul celei de-a treia. Capătul liber al cuprului primei perechi este anodul sau borna pozitivă a bateriei; capătul liber al celei de-a treia perechi este catodul sau borna negativă a bateriei. Pentru a conecta aceleași elemente în paralel, toate zincurile trebuie conectate între ele cu benzi metalice și toate foile de cupru trebuie conectate cu benzi sau fire într-un întreg separat de zinc; suprafața complexă de zinc va fi catodul, suprafața complexă de cupru va fi anodul. Acțiunea unei astfel de baterii este aceeași cu acțiunea unei singure celule, care ar avea o suprafață de trei ori mai mare decât o singură celulă a bateriei. În cele din urmă, a treia metodă de conectare poate fi aplicată la cel puțin 4 elemente. Conectându-i doi în paralel, obținem doi anozi complecși și aceiași doi catozi; Prin conectarea primului anod complex cu al doilea catod complex se obține o baterie de două elemente cu suprafață dublă. La naiba. 3 texte descriu doi compuși complexe diferiți de 8 elemente, fiecare reprezentat de două inele concentrice separate prin spații negre. Fără a intra în detalii, observăm că conform aspect metoda de alcătuire a acestor baterii diferă de cele descrise.

În (I) 4 elemente sunt conectate în serie, dar la un capăt cele două zincuri exterioare sunt conectate printr-o bandă metalică KK, iar pe partea opusă, cele două plăci exterioare de cupru sunt legate printr-o placă AA, care este anodul, în timp ce QC - catod al unei baterii complexe, echivalent cu 4 elemente de suprafață dublă conectate în serie. Desenul 3 (II) prezintă o baterie echivalentă cu două elemente ale unei suprafețe cvadruple conectate în serie. Cazurile în care sunt necesare baterii, compuse într-un anumit fel, sunt complet clarificate prin formula lui Ohm (curent galvanic), sub rezerva regulii care decurge din aceasta, că pentru a obține cea mai buna actiune Pentru orice conductor cu un număr dat de celule galvanice, este necesar să se construiască o baterie din acestea astfel încât rezistența sa internă să fie egală cu rezistența conductorului extern sau cel puțin cât mai aproape de acesta. La aceasta mai trebuie să adăugăm că la o conexiune în serie, rezistența internă crește proporțional cu numărul de perechi conectate, iar la o conexiune în paralel, dimpotrivă, rezistența scade proporțional cu acest număr. Asadar, pe liniile telegrafice, care prezinta o rezistenta mare la curentul galvanic, bateriile constau din elemente legate in serie; în operațiile chirurgicale (galvanocaustică), este necesară o baterie de elemente conectate în paralel. Înfățișat în iad. 3 (I) baterie reprezintă cea mai buna conexiune din 8 elemente pentru a acționa asupra rezistenței externe, care este de două ori rezistența internă a unui singur element. Dacă rezistența externă a fost de patru ori mai mică decât în ​​primul caz, atunci bateriei ar trebui să aibă aspectul iadului. 3 (II). Acest lucru rezultă din calcule folosind formula lui Ohm. [Despre elemente și baterii, a se vedea lucrarea lui Niodet (în traducerea rusă de D. Golov - „Elemente electrice” 1891); mai puțin detaliat: „Die galvanischen Batterien”, Hauck, 1883. Articole în revista „Electricity”, 1891 și 1892]

Comparația celulelor galvaniceîntre ei. Note legate de aceasta au fost date parțial în descrierea elementelor. Meritul unei celule galvanice se măsoară prin puterea curentului pe care îl dezvoltă și durata acțiunii sale, și anume produsul primei cantități de cealaltă. Dacă luăm amperul ca unitate de curent (vezi Curent galvanic) și ora ca unitate de timp, atunci putem măsura performanța celulei galvanice în amperi-ore. De exemplu, bateriile, în funcție de dimensiune, pot furniza de la 40 la 90 amperi-oră. Pentru metodele de măsurare a muncii furnizate prin curent electric, echivalent cu munca așa-numitului cal de abur timp de o oră, vezi Lucrare, Energia curentului electric.