Реферат : Аккумуляторы

Итальянский ученый Луиджи Гальвани (1737 – 1798) открыл возможность получения электрического тока иным, чем электризация трением, способом. Однажды, когда он проводил исследование лягушек, он заметил, что при прикосновении стальным скальпелем к нерву лапка мёртвой лягушки пришла в движение. В дальнейшем Гальвани поставил несколько опытов по обнаружению причины возникновения электрического тока.

Аккумулятор — прибор для накопления электрической энергии с целью её дальнейшего использования.

1. Принцип действия

Принцип действия аккумуляторов основан на явлении электролиза.

Электролиз заключается в изменение химического состава раствора при прохождении через него электрического тока, обусловленное потерей или присоединением электронов ионами. Важным свойством электролиза является его обратимость.

[sms]

Аналогично гальваническому элементу можно изготовить и аккумулятор. Для этого используют две свинцовые пластины, погруженные в раствор, содержащий одну часть серной кислоты и пять частей воды. Чтобы зарядить аккумулятор, его соединяют последовательно с амперметром и пропускают через цепь ток.

Процесс зарядки состоит в том, что две идентичные пластины аккумулятора вследствие электролиза становятся различными; одна из них, отрицательная, по-прежнему остаётся свинцовой, а материал другой (положительной), превращается в перекись свинца.

При прохождении через аккумулятор электрического тока на катоде выделяются пузырьки водорода, а на аноде освобождается кислород. В связи с тем, что некоторое количество кислорода химически соединяется с материалом пластины анода, она постепенно приобретает темно-коричневый цвет за счет образования на ее поверхности перекиси свинца (PbO 2 ). При образовании PbO 2 зарядный ток падает, что указывает на возрастание внутреннего сопротивления аккумулятора. Если аккумулятор заряжен полностью, присоединенный к нему вольтметр покажет напряжение несколько более 2 вольт.

В аккумуляторе протекают следующие химические реакции (в процессе зарядки реакции идут слева направо, при разрядке — в обратном направлении):

Зарядка >

< Разрядка

2PbSO 4 + 2H 2 O PbO 2 + Pb + H 2 SO 4

2. Промышленные аккумуляторы

Положительные пластины при производстве промышленных аккумуляторов покрывают толстым слоем перекиси свинца. Отрицательные пластины изготавливаются из пористого губчатого свинца.

У обычной аккумуляторной батареи, состоящей из трех последовательно соединенных аккумуляторных элементов, напряжение составляет немногим более 6 вольт. Коэффициент полезного действия аккумуляторной батареи — примерно 75 %. На аккумуляторной батарее ставят число, которое показывает количество запасенной в аккумуляторе электроэнергии, выраженной в ампер-часах.

Например, 120 ампер-часов означает, что при полной разрядке аккумулятор сможет давать ток в 1 ампер в течение 120 часов, или ток в 2 ампера в течение 60 часов.

Необходимо постоянно поддерживать аккумулятор в заряженном состоянии. Даже если батарея не находится в эксплуатации, ее следует регулярно подзаряжать. Необходимо содержать зажимы батареи в чистоте и предохранять от возникновения коррозии. Ни следует допускать замерзания батарей.

3. Применение

В основном аккумуляторные батареи используются для запуска двигателей автомобилей и других машин. Возможно так же и применение в качестве временных источников электроэнергии в местах, удаленных от населенных пунктов. Необходимо помнить, что аккумуляторы следует поддерживать в заряженном состоянии, применяя для этого, к примеру, солнечную энергию.

В будущем аккумуляторы рассчитывают применять для питания экологически чистых электромоторов.

Библиографический список

Кабардин О. Физика: справочные материалы. М., 1991.

Трофимова Т. И. Курс физики: Учебное пособие для вузов. М., 1999.

Эллиот Л., Уилкокс У. Физика. М., 1963.

[/sms]