バッテリーはどのように機能しますか? 簡単に説明
バッテリーは化学エネルギーを保存し、電気エネルギーを放出します。 しかし、それはどのように正確に機能しますか? 実用的なヒントで説明します。
バッテリーを作る
バッテリーがどのように機能するかをよりよく理解するために、その構造について簡単に説明します。 最も一般的なタイプは、いわゆるアルカリマンガン電池です。その構造と機能については、この記事で例として説明します。
- バッテリーは、1つまたは複数のガルバニックセル、つまり化学エネルギーを保存し、電気エネルギーを放出できるセルで構成されます。
- バッテリーは、正極として機能する金属シェルに囲まれています。 下部では、ケースは現在開いています。
- バッテリーの端にはマンガンがあり、これは正極とも呼ばれる正極です。
- 陰極である陽極は、例えば紙のような物質で作られたセパレーターによって陰極から分離されています。 亜鉛でできています。
- カソードとアノードの両方の領域は、水酸化カリウム溶液に浸されています。 材料の導電性を向上させる電解質を形成します。
- バッテリーの中央の亜鉛塊には金属ピンがあり、下側の金属板と接触します。
- 下側の金属板は負極を形成し、バッテリーを閉じます。 絶縁体によって正極と陰極から分離されています。
バッテリーの機能
バッテリーがデバイスに挿入されると、回路が作成されます。 たとえば、電球が接続されている場合、電子は負極からフィラメントを通って正極に流れます。 しかし、なぜこれが起こっているのでしょうか?
- 亜鉛は、化学者がベースと呼ぶ金属です。 電子を寄付する傾向があります。
- 一方、マンガンは貴金属であり、電子を取り込みます。
- カソードとアノードの2つの領域が互いに接続されている場合、水酸化カリウムに浸された亜鉛は、導体を介して電子をマンガンに放出します。
- 亜鉛塊内の電子は、亜鉛と水酸化カリウム溶液の反応により、水酸化亜鉛と2つの電子が生成されます。
- その後、水酸化亜鉛は酸化し続けて酸化亜鉛と水になります。
- 水酸化カリウム溶液ですべての亜鉛が酸化亜鉛と水に酸化されると、バッテリーは空になり、すべての自由電子が放出されます。