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学习电池的基础知识,我们使用它们以及它们的工作方式。

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电池,我们每天都在世界各地使用这些,但它们如何工作?这就是我们在本文中所涵盖的是赞助广场空间的内容。前往squarespace.com.要启动您的免费试用或使用代码工程,请在网站和域中节省10%。

电池

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什么是电池?

电池是用于存储能量的设备,以便我们需要它。我们将它们用来电源小电气设备,如手电筒。188bet官方网站能量存储为化学能,当我们需要时,这可以变成电能。188bet官方网站我们将在文章中稍后会出现这种工作。

电池和灯电路

如果我们查看一个简单的电池和灯电路。为了照亮我们需要电子流过它的灯。电池将提供推力,这允许电子流过灯。我们只需将灯连接到电池的正极和负端子上以完成电路。电池只能将电子推动一定的时间,此时间取决于电池内部存储的能量,并且负载需求多少。

装载示例

当我们谈论电路中的负载时,我们的意思是任何需要电力工作的组件188bet官方网站,这些都可以是电阻器,L.E.D的,直流电动机甚至整个电路板。一些电池可以充电,它会在侧面清楚地说明这一点,但典型的家用碱性电池不能,所以这只是当它耗尽能量时的处理。这些可以回收,因此确保您负责任地处理它们。

顺便说一句,如果你想了解DC电机的工作原理,那么我们以前详细介绍了它 - 检查出来这里。

电池里面有什么?

典型的1.5V碱性电池看起来像这样,但颜色会因制造商而异。当我们看电池时,我们通常会有一个紧密适合外部的塑料包装器,这将使电池隔离,但也告诉我们重要信息,如容量和电压,以及哪个端是正负的。

碱性电池

正端被称为阴极,并且将具有向外突出的延伸表面。

积极的结束

负端将是平坦的,负端被称为阳极。这两个端子彼此电隔离。188bet官方网站

负端

在包装纸下,我们找到主套管,通常由钢制与镀镍。这使所有内部部件保持在适当位置,并阻止它们与空气和水等大气的元素相互作用。

在包装下

在壳体内,我们有多层不同的材料,这些材料被特别选择,因为它们的化学反应产生了一定的电压和电流。第一层是阴极,其是氧化锰(MNO2)和石墨的混合物。该材料与正末端的金属接触。添加石墨以改善混合物的电导率并增加能量密度。

第一层

接下来,我们发现一层多孔材料,通常是形成屏障的纤维纸。屏障防止阳极和阴极材料彼此直接接触,这有助于电池在未使用时持续更长时间。如果屏障不存在,那么电池将短路。材料内的微观孔允许离子原子通过它。我们将在本文稍后将在这篇文章中详细介绍这一点。

屏障

然后在制造过程中将氢氧化钾的电解液喷射到分离器上,浸泡在其浸泡并将被吸收到阳极材料中。使用的电解质是碱性,这就是为什么我们将这种类型的电池作为碱性电池。

喷涂电解液液体

在屏障的另一边,我们的阳极是由锌粉(Zn)以及胶凝剂制成的糊剂。胶凝剂只是保持锌悬浮,所以它不会在一个地方积累。锌以粉末形式呈粉末形式,以增加降低内阻的材料的表面积,从而改善了电子转移。

内部电池内

钢胶囊用尼龙塑料帽密封。然后将黄铜销插入锌中,钢盖放置在此。这为我们提供了负终端。请注意,正极和负端子由塑料盖分开。这确保它们彼此电隔离,否则电子可以流过壳体以188bet官方网站到达电池的正端子和短路。

积极和消极的分开

电力基本面

在我们理解电池之前,我们需要了解电力工作原理的基本原理。

首先,电力是电路中的电子流。电池可以提供将电子通过电路移动的推力。电子想要回到他们的来源,他们将立即采取任何可能实现的路径。通过将诸如灯的方式放置在电子的方式中,我们可以迫使它们为我们进行工作,例如照亮灯泡。

电力基本面

电池产生直流电或直流电。这意味着电子在阳性上仅在一个方向上流动。示波器将显示DC作为正区域的扁平线。您可以认为像河流中的直流电力只是一个方向流动。

直流电流

在这些动画中,我们展示了电子流量,这是阳性的,但是您可能用于看到从正为负的传统电流。电子流是实际发生的,但传统的电流是最初的理论,仍然被广泛使用和教导到这一天。只要意识到这两个,我们正在使用哪一个。

交替的电流

您从房屋中的电源插座获得的电力提供交流电或交流电,这与电池提供的电力不同。通过交流电流,电子流向向后且向后地向后,就像海洋的潮一样,在高潮和低潮之间流出。示波器将显示AC作为正面和负面区域运行的波浪,因为它是向前流动的,这是正面和向后的,这是负面的。

交替的电流

如果我们看一段铜线,在此内部我们发现铜原子。在原子的中心,我们有质子和中子,质子被带正电,中子被认为是中性的,所以它们没有充电。轨道这些是电子,电子被带负电。

铜线

其中一些电子可以自由移动到其他原子。它们自然会在其他原子之间移动,而是在随机方向之间移动,这对我们来说是没有用的。我们需要大量的电子以相同的方向流动,我们可以通过提供与诸如电池的电源的电压差。

当我们谈论原子时,您经常会听到使用的术语离子。离子只是具有不等数量的电子或质子的原子。当A具有相同数量的质子和电子时,原子具有中性电荷,因为质子被带正电,并且电子被带负电,因此它们平衡。如果原子具有比质子更多的电子,那么它是负离子。如果原子比电子有更多的质子,那就是正离子。

离子

电压就像水箱中的压力。要知道我们有多少压力,我们必须将管道内的压力与外部的压力进行比较,我们使用压力表来做到这一点。当谈到电压时,我们使用电压表测量两个不同点之间的电压差异。如果我们测量电池的差异,我们得到1.5V,但如果我们测量相同的结尾,那么我们得到0V,因为它是相同的结局所以没有区别。

电压如压力

一些材料允许电子容易通过,这些是称为导体。铜和大多数金属是其中的例子。其他材料不允许电子通过,这些材料称为绝缘体。橡胶和大多数塑料是其中的例子。这就是为什么我们使用铜线与橡胶绝缘材料。铜运输电力到我们需要它的地方,橡胶让我们安全。

通过将某些材料混合在一起,我们可以引起化学反应。这是当一个材料的原子与另一种材料的原子相互作用时,在该相互作用原子中将粘合在一起或分裂,也可以在化学反应期间通过原子捕获或释放电子。

好的,现在我们有覆盖的基础知识,让我们看看电池内部,看看它是如何工作的。

碱性电池如何工作?

请记住,我们简要讨论了原子。所有这些材料都是电池内的所有这些材料都是由大量的不同原子紧紧包装在一起。对于我们非常简化的示例,这些由彩色球表示不同材料并且因此不同的原子表示不同的原子。当我们将所有这些材料结合在胶囊内时,我们将获得一个小的化学反应,原子开始彼此相互作用。

内部电池内

首先,电解质内的氢氧化物离子原子将加入阳极部分中的锌原子。这种化学反应称为氧化,将产生氢氧化锌,因为锌和氢氧化物结合它将释放电子。这些电子现在可以自由移动,并将它们收集在黄铜销上。

同时,锰氧化物原子将加入来自电解质的水分子以及称为还原的化学反应中的游离电子。在化学反应过程中,锰氧化物变成略微不同的锰氧化物,该版本不再需要氢氧化物离子原子,因此它将将其喷射到电解质中。水原子被从氧化反应弹出的一个。氢氧根离子现在自由并能够通过隔膜。但是,现在它不会因为阳极部分没有空间。

建立电子

因此,尽可能看到我们在负极终端中积聚电子。当电子被带负电时,与阳性相比,我们现在在负极处具有更多的电子,这意味着我们在两端之间具有电压差,我们可以测量与万用表的差异。

请记住,我们只能测量两个不同点之间的电压差异。如果我们测量相同的点,我们将获得零伏,因为没有区别。

电子互相排斥,并希望移动到具有较少电子的区域。正区域具有较少的电子,因此它们会尝试到达该终端。分离器防止它们在电池内流动以到达正端子。

因此,电子需要另一个路线。如果我们提供带有外部路径的电子这样的电线,则电子将流过它以进入正极端子。通过将诸如灯的方式放在电子的方式中,电子将不得不通过它,因此我们让它们为我们工作,例如照亮灯。

照亮灯泡

只要我们在终端之间具有完整的电路,化学反应将保持发生,并且来自负端子的电子流动。如果我们拆下电线或断开电路,则化学反应停止。

因此,让我们回顾发生的化学反应。自由电子通过正极端子进入电池。这与阴极处的锰氧化物和水分子结合在电解质中释放氢氧化物离子。

氢氧化物离子通过隔膜并用锌原子与氢氧化锌加入,因为这发生电子和水分子被释放。电子希望通过电子较少的区域,正极端子具有较少的电子,因此它们将流过电线来达到这一点,因此化学反应再次重复并再次重复。

然而,电池内部只有一定数量的材料,所以随着时间的推移,化学反应继续变得更加困难,并且最终不再更多的电子流动。电池现在将不会进一步使用并且需要处理。

将电池连接在一起

我们可以使用电池为某些组件供电,但通常单个电池不足以为我们的设备供电,因为我们需要组合电池。

我们可以通过两种方式连接电池。系列或平行。我们以前详细介绍了这些电路类型,请查看系列这里并并行这里。

系列

当我们串联连接电池时,将每个电池的电压加在一起。因此,两个1.5V电池给我们3V,3个电池给我们4.5V等。实际电压可能在现实世界中略有不同。电压增加,因为每个电池都升压进入它的电子,所以我们得到更高的电压。

平行

如果我们并行连接电池,那么我们将只获得1.5V,无论我们连接多少。这是因为路径在供应处合并但在返回时分裂,因此电子将不会提升。但是,这种配置类型将能够提供更多的电流,它也将具有更大的容量,因此我们可以为更长的供电。例如,如果电池的容量为1,200mAh并且我们并行放置两个,我们将容量为2,400 mah,但电压为1.5V。如果我们串联连接,我们的容量为1,200mAh,但电压为3V。

系列和平行

容量

我们使用电池为电路供电。但电池电源电源需要多长时间?当我们查看电池的包装或数据表时,我们会看到与它旁边的字母m.a.h的值。这是毫安的小时额定值。

电池例子

例如,这一个评分为2500 mah。这意味着理论上可以提供2500毫安的电流为2500毫安,或1250mA,2小时或20mA为125小时。然而,在现实生活中,它可能实际上不会持续这种长度,因为化学反应放缓,因此电池的内阻随着空气而变化。有很多其他影响这类年龄和温度的东西。

没有真正的方法可以精确计算寿命,最好的方法是简单地测试它。但是,我们可以估计以下公式的寿命:

电池寿命=容量(MAH)/电路电流(MA)。

我们在网站上建立了一个免费的简单计算器,您可以在那里估算电池的运行时间以及所需的容量。检查出来这里

例如,在该电路中,我们计算19mA的需求,电池的容量为3000mAh。所以3000/19给我们157.9小时。这真的是最好的场景,但实际上它几乎肯定不会实现这一目标。

电池寿命

如何用万用表测量

为了测量电压,我们只需在万用表上选择DC功能,然后我们将红色导线连接到正端子,黑色导致负极。这将为我们提供电压读数。

电池额定值

您可以看到此电池被评为1.5V但是当我们测试它时,我们得到1.593V

电池死了

当电池死亡时,我们获得较低的电压,这一张读取1.07V,所以它完全死了。

但是,即使电池已死亡,有时我们仍然可以获得大约1.5V的电压。

要完全测试电池,我们需要在负载条件下测试它以检查它是否仍然有用。因为我们需要一个电阻。

测试电池

因此,我们拍摄了大约100欧姆的电阻,但不必完全是这个值,但我们将电阻连接在我们的两个探针之间。在这种情况下,我们刚刚使用了一些鳄鱼夹来连接探头之间的电阻,如下所示。

这种方式电流将流过电阻,我们可以在发生这种情况下进行电压读数。如果电池仍然好,则电压电平仅略微下降。

电池例子

例如,此电池的额定电压为1.5V,无负载为1.593V,电阻连接为1.547V,所以这仍然很好。

电池例子

当我们没有负载测量时,此电池也在1.5V时额定电池,它可以读取完全1.5V,但是当我们将电阻连接到0.863V时,我们知道这已经耗尽了。

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