Электроника для детей. Собираем простые схемы, экспериментируем с электричеством
Скачать 15,21 Mb. Pdf просмотр
|
JElektronika dlya detejj Sobiraem prostye skhemy jeksperimentiruem s jelektrichestvom 2017-nashobmen.org
ЧАСТЬ I. Знакомство с электричеством КАК РАБОТАЮТ БАТАРЕЙКИ Я показал, как вырабатывать электричество вручную, но это не объяс- няет, как вы питали свои устройства до сих пор. Вы применяли батарейки, и теперь мы посмотрим, что позволяет им вырабатывать электричество*. Как устроен гальванический элемент Чтобы создать гальванический элемент, нужны три вещи: • Положительный электрод. • Отрицательный электрод. • Электролит. Электрод — это провод, исполь- зуемый для создания электрического соединения с чем-либо неметалличе- ским, как, например, внутри гальвани- ческого элемента, а электролит — это вещество, способное высвобождать или захватывать электроны. На рисунке справа показано, как расположены эти части в типичном элементе. Вы можете сами создать гальванический элемент, применив в качестве одного электрода обычный гвоздь, а в качестве другого — медный провод. Воткните их в лимон, сок которого и будет вашим электролитом. положительный электрод (медный провод) отрицательный электрод (гвоздь) нехватка электронов избыток электронов лимон * Строго говоря, то, что мы до сих пор называли батарейкой и что так и называют в быту, на самом деле гальванический элемент, а батарейка, или батарея, — это совокупность нескольких таких элементов. Прим. пер. положительный электрод электролит отрицательный электрод Как вырабатывают электричество 71 Медный провод станет положительным выводом вашего элемента, а гвоздь — отрицательным. Химическая суть гальванического элемента Когда вы объединяете лимон, медный провод и гвоздь, начинают идти две химические реакции: одна — между лимонным соком и гвоздем, другая — между лимонным соком и медным проводом. В результате первой электроны поступают в гвоздь, а в результате второй электроны покидают медный провод. В гвозде создается избыток электронов, а в медном проводе — их нехватка. Электроны не любят тес- ноты, поэтому из гвоздя они стремятся перейти в медный провод, чтобы выровнять положение, но химические реакции в лимоне не позволяют им это сделать. Так что же произойдет, если включить лампочку между гвоздем и медным проводом? Электроны в гвозде действительно стремятся попасть в медный провод и готовы побежать по самому легкому пути, который только смогут найти. Поэтому, когда вы создадите замкнутую цепь через лампочку, они потекут по ней. Напомним, что электрический ток — это поток электронов, и, если этот поток будет достаточно силь- ным, лампочка загорится. Спустя какое-то время ток прекратится. Это будет означать, что эле- мент разрядился. Некоторые элементы можно зарядить вновь (такие эле- менты называются аккумуляторами), другие являются одноразовыми. То, какие элементы можно перезаряжать, а какие нет, зависит от выбора материалов электродов и электролита. Разумеется, батарейки, которые вы покупаете в магазинах, дела- ются не из лимонов. Современные батарейки делаются из разных мате- риалов, и химики неустанно ищут способы создать гальванические элементы с бóльшим запасом энергии, но по-прежнему миниатюрные и легкие. От чего зависит напряжение гальванического элемента Напряжение, которое можно получить от элемента, зависит от материа- лов электродов и электролита, но не зависит ни от размеров электродов, ни от количества электролита. Для получения более высокого напряжения нужно соединить несколько элементов последовательно , т. е. так, чтобы положитель- ный вывод одного соединился с отрицательным выводом другого. Оставшиеся неприсоединенными выводы на концах этой цепочки эле- ментов (батареи) будут служить ее положительным и отрицательным выводами, а ее напряжение будет равно сумме напряжений, создава- емых каждым из элементов. |