Baterija

Baterija ir ierīce, kurā ķīmiskas reakcijas rezultātā rodas elektroenerģija, tādējādi baterija ir ķīmiskais elektrības avots.

Tā kā elektrību ne vienmēr var iegūt tur, kur tā vajadzīga, tika izstrādāta bateriju ražošana, lai nodrošinātu viegli pārvietojamus elektriskās enerģijas avotus. Lai gan ir sastopamas daudzu veidu un dažādas baterijas, to darbība pamatojas uz ķīmiskās enerģijas pārvēršanu elektriskajā enerģijā. Baterijas parasti nodrošina ar elektroenerģiju visdažādākās ierīces, piemēram, rokas pulksteņus, kalkulatorus, radio, fotoaparātus, lukturus utt. Mobilajos telefonos ir strāvas avoti, kurus pareizāk būtu saukt par akumulatoriem, jo tie ir paredzēti vairākkārtīgai uzlādēšanai.

Izšķir divu veidu baterijas - baterijas un akumulatorus. Akumulatori ir uzlādējamas ierīces, bet baterijas ir paredzētas vienreizējai lietošanai (kaut gan bieži vien baterijas var uzlādēt). Bieži vien baterijas tiek angliski apzīmētas kā uzlādējamas ierīces (rechargeable battery).

Jēdziens "baterija" vispārīgā gadījumā apzīmē jebkādu vairāku elementu kopumu, kas savienoti savā starpā. Lai arī viena elementa baterijas būtu jāsauc par elementiem, tās parasti sauc par baterijām. Baterijas spriegums ir atkarīgs no tās elementu ķīmiskā sastāva un elementu skaita. Vairāku elementu baterijās elementus parasti slēdz virknē.

Bateriju rašanās vēsture

1981. gadā PSRS ražota 4,5 V plakanā baterija

1800. gadā Pāvijas universitātes fizikas profesors Alesandro Volta (1745-1827) sarindoja vara, tūbas, cinka, atkal vara, tūbas, cinka utt. ripiņas stikla caurulē un uzlēja tām ieskābinātu šķīdumu. Šķīdumā sākās ķīmiska reakcija, kuras rezultātā radās elektrība. Tā tika izgudrota pirmā elektriskā baterija jeb galvaniskais elements, kas bija līdzstrāvas avots. Tika likti pamati elektrības zinātnē. Šo Voltas izgudrojumu kā barošanas avotu izmantoja tikai pirmie telegrāfa izgudrotāji. Ilgu laika posmu izgudrojumam nebija liela pieprasījuma. Pēc kāda laika 1868. gadā Georgs Leklanšē izgudroja uzlabotu galvanisko elementu no cinka, ogles stienīša un mangāna dioksīda amonija hlorīda šķīdumā. Vairāku gadu laikā uzņēmīgais franču inženieris radīja firmu, kas saražoja 20 000 elementu, kurus ātri izpirka telegrāfa kompānijas. Pilnveidojot Leklanšē elementu, 1888. gadā vācu pētnieks Gasners izgudroja mums zināmo sauso bateriju (R6, AA, u.c.) priekšteci, šķidro elektrolītu aizvietodams ar atbilstoša sastāva želeju.

Bateriju uzbūve

Baterija ir neliels viegli pārvietojams elektrības avots. Kad bateriju pievieno ķēdei, tā nodrošina enerģiju, kas dzen elektronus cauri ķēdei. Baterija sastāv no ķīmiskām vielām, kas reaģējot veido pozitīvus un negatīvus jonus.

Baterija sastāv no viena vai vairākiem galvaniskajiem elementiem. Tās ir elektroķīmiskas ierīces, kas pārvērš ķīmisko enerģiju elektriskajā enerģijā. Visi galveniskie elementi sastāv no diviem elektrodiem, elektrolīta un apvalka. Baterijām ar ļoti mazviskozu elektrolītu ir arī separators (inerts porains elektriskais izolators), kas novērš elektrodu saskaršanos. Maza baterija parasti satur tikai vienu galvanisko elementu, bet liela un jaudīga baterija var saturēt sešus galvaniskos elementus. Elementa iekšienē elektrolīts reaģē ar elektrodiem, izraisot elektronu pārvietošanos caur elektrolītu no viena elektroda uz otru. Viens elektrods kļūst pozitīvi lādēts, bet otrs - negatīvi. Elektrodi veido elementu pozitīvo un negatīvo spaili. Baterijas darbības laikā elektrodi sairst, to ķīmiskā enerģija pārvēršas elektroenerģijā. Akumulatoriem, izlādējoties elektrodi daļēji izšķīst elektrolītā, pēc tam pieliekot spriegumu pretējā virzienā, reakciju var pagriezt pretējā virzienā un tādējādi akumulatoru var uzlādēt. Parastajām baterijām šis process vai nu nav iespējams nemaz, vai arī atjaunotā ietilpība ir daudz mazāka par sākotnējo.

Galvaniskā elementa spriegums ir atkarīgs no elektrodu un elektrolīta ķīmiskā sastāva. Ietilpība ir atkarība no reaģējošo vielu masas. Maksimālā strāva ir atkarīga no elektrodu virsmas laukuma.

Akumulatori

Akumulatori ir baterijas, kas paredzētas ne tikai lietošanai, bet arī uzlādēšanai. Uzlādēt ir iespējams arī neuzlādējamās baterijas, taču tām ļoti strauji krītas ietilpība. Izplatītākie akumulatoru veidi (pēc ķīmiskā sastāva) ir svina, litija un niķeļa (sārma).

Neparasti strāvas avoti

Mājas apstākļos ar citrona vai kartupeļa palīdzību var radīt elektroenerģiju, kas ir līdzīga baterijas radītajai. Ir nepieciešama papīra saspraude no tērauda un misiņa saspraude. Tās ir jāiedur citronā vai kartupelī un ar elektrības vadu palīdzību jāpievieno neliela spuldzīte, lai pārliecinātos par strāvas esamību. Citrona sula izraisa elektroķīmisku reakciju, kas tādā veidā liek iedegties spuldzītei^{[nepieciešama atsauce]}.

Skatīt arī

• Akumulatoru baterija
• Elektrolīts
• Saules baterija