Батарейка — источник электроэнергии. Как создаётся разность потенциалов?

Что ж, простой ответ заключается в том, что батарея — это химическое, а не механическое устройство, и что, создав замкнутый контур между электродами, вы создаёте путь для ЭДС с высоким потенциалом на одном конце и низким на другом. Это вы уже знаете.

Если вы, как и я, придерживаетесь старой школы, вы представляете это как движение электронов от положительного к отрицательному, а если вы склонны к квантовой теории, то представляете себе заряд, движущийся от отрицательного к положительному, и, к счастью, не имеет никакого значения, как вы это воспринимаете, если вы придерживаетесь одной и той же философии.

Будь то танцующие электроны или невидимые демоны заряда, всё это вызвано химической реакцией внутри батареи. Те из нас, кто был вынужден изучать химию батарей в рамках обучения, в итоге оказались второй по величине коллекцией летучих мышей и пинг-донгов, которые можно увидеть в Политехническом институте. Причина, по которой мы стали второй по величине коллекцией, заключается в том, что люди, которые пошли дальше и в итоге добились в этом больших успехов, представляли собой самую большую коллекцию летучих мышей и дингдонгов, какую только можно было увидеть. Ну, за исключением, конечно, компьютерных чудаков, но поскольку их редко видели на публике и никогда без бригады психиатрических медсестёр, они не в счёт (даже если использовать шестнадцатеричную систему исчисления).

Важна химия батареи: вы смешиваете реактивные вещества. Обычно это металлы или соли металлов и электролит. В зависимости от используемых материалов, при создании токопроводящей дорожки между одним концом и другим материалы реагируют и создают ЭДС на этом пути.

Вот один из первых примеров:

Вольта использовал цинк, серебро и несколько влажных солей и получил так называемую окислительно-восстановительную реакцию, вызывающую ЭДС. Окислительно-восстановительной реакцией химики называют реакцию, при которой один материал отдаёт электроны другому, поэтому в старой школе мы воспринимаем это как поток электронов.

Какой бы материал вы ни использовали для элементов, он создаёт определённый потенциал, который может быть любым – от крошечного напряжения до примерно трёх вольт. Вы создаёте батарею, последовательно соединяя элементы, как это делал Вольта; каждый кусочек цинка и серебра – это элемент, а каждый кусочек солёной бумаги – электролит. Такое соединение увеличивает напряжение, потому что неважно, насколько большой или маленький элемент, он будет вырабатывать одинаковое напряжение – чем он больше, тем дольше он служит, а не тем больше напряжение.

Теперь вы знаете, что элемент – это скорее накопитель энергии, чем генератор, и что ЭДС возникает в результате химической реакции. Как происходит эта реакция?

А. Ну. Да. Хм.

На самом деле, хотя основы этой реакции хорошо известны, сам процесс реакции до сих пор до конца не изучен, и иногда случаются сюрпризы. Вы понимаете, когда это происходит, по тому, что загораются большие красные огни, и бригада психиатрических медсестёр, которая обычно бежала бы в логово компьютерных наук, вместо этого отправляется в Баттеривилль, неся ящики с седативными препаратами и звоня по мобильному телефону пожарным, чтобы те прислали кого-нибудь с большой красной машиной на всякий случай. Если же сюрприз действительно большой, вызывают команду регбийной команды Политехнического университета, чтобы повалить химиков-батарейников на землю и удерживать их, пока вводят седативные препараты.

Итак, не совсем понятые химические реакции создают потенциал по замкнутому пути, либо положительный к отрицательному (обычный ток), либо отрицательный к положительному (ток заряда), в зависимости от того, когда вы изучали этот материал и делали ли вы это на бетоне или в классе.

Вот это: