تعمل البطارية وفق مبدأ تفاعل كيميائي بسيط، يحدث عادةً بين ثلاثة عناصر. ينتج عن هذا التفاعل تيار كهربائي. هذا هو جوهر الأمر.
ثلاثة عناصر أساسية:
- المصعد "+"
- الكاثود "-"
- المنحل بالكهرباء
يعمل المصعد، أو القطب الموجب، كمصدر للإلكترونات، وعادةً ما يُصنع من الزنك. يتفاعل القطبان مع بعضهما البعض عبر محلول إلكتروليتي، وهو عادةً ملح أو كلوريد الأمونيوم أو قلوي. قد يكون جافًا أو سائلًا. ولزيادة كثافة المادة، يُضيف المصنّعون مركبات بوليمرية، ويستخدم البعض النشا.
كيف تعمل البطارية
يسري التيار من القطب الموجب إلى القطب السالب. يحدث هذا عند توصيل حمل بالبطارية. إن مجرد توصيل طرفي البطارية الموجب والسالب بسلك سيؤدي إلى حدوث ماس كهربائي. وهذا بدوره قد يستنزف البطارية بسرعة، بل وقد يتسبب في نشوب حريق.
يعمل المهبط كعامل مختزل، حيث يكتسب الإلكترونات من المصعد. وفي بيئة الإلكتروليت، تتحرك الأيونات بحرية وتسهل توليد التيار بكفاءة.
ما الذي يحدث على المستوى الكيميائي؟
على سبيل المثال، في الزجاج سعةلنصب محلول حمض الكبريتيك ونضع فيه قضيبًا من الزنك. تتواجد أيونات موجبة الشحنة على سطح القضيب، بينما تتراكم أيونات سالبة الشحنة حوله في المحلول. يمارس المحلول قوى تجاذب تُسهّل فصل أيونات الزنك، مما يؤدي إلى اكتساب السائل شحنة موجبة، بينما يكتسب قضيب الزنك شحنة سالبة. يُخبرنا علم الفيزياء أن فرق الجهد يساوي الفولتية، وهذا ما يُولّد التيار الكهربائي.
ونتيجة لذلك، عندما يتلامس المحلول الحمضي مع المعدن، يتولد مجال كهربائي عند السطح الفاصل. في هذه اللحظة، تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. هكذا تعمل البطارية.
بعد فترة من الاستخدام، سيقل عمر البطارية. يعتمد ذلك على مكان وكيفية استخدام مصدر الطاقة. على سبيل المثال، إذا كانت البطارية تُستخدم لتشغيل مصباح يدوي، فمع الاستخدام المعتدل، ستدوم بطاريتان بقوة 1.5 فولت لمدة شهر. أما إذا تم استخدام نفس البطاريات في سيارة كهربائية، فلن تعمل إلا لبضع ساعات.
ونتيجة لكل هذا، يمكننا أن نستنتج أنه كلما زاد الحمل، زادت سرعة تفريغ البطارية.
اقرأ أيضاً:
