家 / オオムギ/ ガルバニ電池はどのような電流を生成しますか。ガルバニック要素。種類とデバイス。操作と特徴

ガルバニ電池はどのような電流を生成しますか? ガルバニック要素。種類とデバイス。操作と特徴

ガルバニ素子またはガルバニ対は、1 つまたは 2 つの異なる液体に浸され、ガルバニ電流源として機能する 2 枚の金属板 (そのうちの 1 枚はコークス板で置き換えることができます) で構成されるデバイスです。既知の方法で互いに接続された一定数の起電素子がガルバニック電池を構成する。構造の点で最も単純な要素は、粘土またはガラスの中に浸された2枚のプレートで構成され、その中にプレートの種類に対応する液体が注がれます。プレートは液体中で金属接触があってはなりません。 D. 要素は呼び出されます 主要なそれらが独立した電流源である場合、そして 二次的充電する電源に多かれ少なかれ長時間さらされた後にのみ有効になる場合。ボルタ素子の起源を考えるときは、その後のすべてのガルバニ電池の祖先であるボルタ電池、またはボルタカップ電池から始める必要があります。

電圧欄。これを構成するために、ボルタは、折り畳むか、底部をはんだ付けした異なる金属の円のペアと、水または苛性カリウムの溶液で湿らせたボール紙または布の円を使用しました。当初は銀と銅のマグカップが使用され、その後は通常は亜鉛と銅が使用されました。これらから図のように柱が作られました。すなわち、まず、銅板を置き、その上に亜鉛板を置き（またはその逆）、その上に湿らせたボール紙の円を置きます。これは 1 つのペアを構成し、その上に銅、亜鉛、ボール紙の円で構成される 2 番目のペアが重ねられ、最初のペアと同じ順序で互いに重ね合わされました。

後続のペアを同じ順序で適用し続けると、柱を作成できます。悪魔に示された柱。左側の 1 は 11 ボルトのペアで構成されます。ポールが絶縁体、つまり非導電性の物質、たとえばガラスのプレートに設置されている場合、その中央から始めて、支柱の半分（図面では底部）に電荷がかかります。プラスの電気、もう一方（図の上側）はマイナスの電気です。電気の強度は、中央では知覚できませんが、両端に近づくにつれて増加し、そこで最大になります。ワイヤーは最下位プレートと最上位プレートにはんだ付けされます。ワイヤの自由端を接触させると、ポールの下端からワイヤを通って上端への正の電気の移動と、反対方向へのマイナスの電気の移動が生じます。電気電流、またはガルバニック電流が形成されます (この単語を参照)。ボルタは、異なる金属でできた 2 枚の板をペアとみなし、液体には電気を通す能力のみがあると考えました (ガルバニズムを参照)。しかし、後に確立された見解によれば、このペアは 2 つの異なるプレートと 1 つの液体層で構成されています。 それらの間の;したがって、柱の最上部と下部のプレート（右の図 1）を取り外すことができます。このような柱は 10 対で構成され、その最下層のプレートは銅、最上層のプレートは亜鉛となり、電気の流れる方向、つまりガルバニック電流の方向は同じままです。下端から柱の（現在は亜鉛から）上部（銅へ）。極の銅の端は陽極と呼ばれ、亜鉛の端は陰極と呼ばれました。その後、ファラデーの用語では、正極は次のように呼ばれます。 アノード、ネガティブ - 陰極。ボルタ電柱はトラフ内に水平に置き、内側をハルピウスを溶かしたワックスの断熱層で覆うことができます。現在では、ボルタ極は組み立てと分解に多大な労力と時間がかかるため、使用されなくなりました。しかし過去には、何百、何千もの対からなる柱が使用されていました。 V. ペトロフ教授は 1801 年から 2 年にかけてサンクトペテルブルクでそれを使用しました。場合によっては 4200 ペアからなるコラム (ガルバニズムを参照) を使った実験中に、ヴォルタは別の形式、つまり後の電池の形式で装置を構築しました。ボルタのバッテリー (コロナディタッツェ) は、円の周囲に配置されたカップで構成されており、そこに温水または食塩水が注がれます。各カップには 2 つの異なる金属プレートが対向して配置されていました。各プレートはワイヤーで隣接するカップの異なるプレートに接続されており、円周全体に沿ってカップからカップへとプレートが常に交互に配置されます。亜鉛、銅、再び亜鉛と銅、という具合です。円が閉じる場所では、プレートが常に交互に配置されます。、一方のカップには亜鉛プレートがあり、もう一方には銅があります。これらの外側のプレートを接続するワイヤに沿って、電流は銅プレート（プラス極）から亜鉛プレート（マイナス極）に流れます。ボルタはこのバッテリーをポールよりも利便性が低いと考えていましたが、実際にはこのバッテリーの形式が普及しました。実際、ボルタコラムの構造はすぐに変更されました (クルークシャンク)。長方形の木製の箱を銅と亜鉛の板をはんだ付けして横に分割し、液体を注ぐ小さな区画に分けた方が、通常のボルタコラムよりも便利でした。さらに良かったのは、木製の十字壁で区画に区切られた箱でした。銅と亜鉛の板が各隔壁の両側に配置され、上部にはんだ付けされ、さらにアイレットが残されました。すべての耳に通した木の棒は、すべてのプレートを液体から持ち上げたり、浸したりするのに役立ちました。

1 つの液体を持つ要素。その後すぐに、さまざまな方法で電池に接続できる個別のペアまたは要素が作成され始めました。その利点は、オームが電池の電気励起 (または起電力) 力に応じて電流の強さの式を表現した後に特に明確に明らかになりました。外部導体や内部要素のように、電流が遭遇する要素と抵抗に影響します (ガルバニック電流を参照)。要素の電気的励起力は金属と液体とその成分に依存し、内部抵抗は液体と要素のサイズに依存します。抵抗を減らし、電流強度を高めるには、異なるプレート間の液体層の厚さを減らし、金属の浸漬表面のサイズを増やす必要があります。これは以下で行われます ウォラストン要素（ウォラストン - より正しい発音によると、ウルステン）。亜鉛は曲げられた銅板の内側に置かれ、板同士が触れないように木片やコルクが挿入されます。通常は銅のワイヤが各プレートにはんだ付けされます。これらのワイヤの端は、外部導体に沿って銅から亜鉛へ、また要素の内部部品を通って亜鉛から銅への方向に流れる電流を流す対象物に接触させられます。一般に液体の中には電流が流れますが、 液体が化学的により強く作用する金属から、化学的にそれほど強く作用しない金属へ。この電池では、亜鉛板の両面が電気の流れの役割を果たします。 1 つのプレートの表面を 2 倍にするこの方法は、後にすべての要素を 1 つの液体で配置するときに使用されるようになりました。ウォラストン要素は、電流の作用中に分解する希硫酸を使用します (ガルバニック伝導率を参照)。分解の結果、亜鉛が酸化して硫酸亜鉛が形成され、水に溶解し、銅板上で水素が放出され、それによって分極状態になり（ガルバニック分極とガルバニック伝導率を参照）、電流が減少します。強さ。この分極状態の変動は、電流強度の変動を伴います。

多くの要素を 1 つの液体と呼ぶ メディア要素（スミー）そして グレーネ、 1つ目は、2枚の亜鉛板の間にプラチナまたは白金メッキ銀を置き、すべて希硫酸に浸します。化学作用はウォラストン元素の場合と同じで、白金の水素によって分極されます。しかし、電流の変動は少なくなります。電気励起力は銅 - 亜鉛よりも大きくなります。

グレネの要素コークスから切り出した2枚のタイルの間に亜鉛板を配置したもの。この元素の液体はさまざまなレシピに従って調製されますが、常に二クロムカリウム塩、硫酸、水から調製されます。あるレシピによると、水2500グラムに対して、指定された塩340グラムと硫酸925グラムを摂取する必要があります。電気的加振力はウォラストン要素よりも大きくなります。

グレネ要素の作用中に、以前の場合と同様に硫酸亜鉛が形成されます。しかし、水素はクロム酸の酸素と結合して水を形成します。クロムミョウバンは液体中で形成されます。二極化は減少しますが、解消されません。グレネエレメントには、図に示すように、下部が拡張されたガラス容器が使用されます。 7 表「ガルバニ電池と電池」。非常に多くの液体が注がれるので、亜鉛プレートが Z、コーラより短いのはと、付属の棒を引っ張ると可能でした Tさん要素が非アクティブのままである必要がある間、液体から取り出してください。クランプ ヴ、ヴ、接続 - 1 つはロッドリム付き Tさんしたがって、導線の端には亜鉛が割り当てられ、もう一方は石炭の縁が割り当てられます。レコードもフレームも互いに金属接触していません。電流は接続線に沿って外部の物体を通ってコークスから亜鉛の方向に流れます。炭素亜鉛要素は食塩の溶液と一緒に使用でき（スイスでは電信、通話用）、その後 9 ～ 12 か月間有効です。気にせずに。

ラランドと付き添いの要素、エジソンによって改良され、亜鉛のスラブと酸化銅からプレスされたもう 1 つのスラブで構成されます。液体は苛性カリウムの溶液です。化学作用は亜鉛の酸化であり、その後カリウムと化合物を形成します。分離された水素は酸化亜鉛の酸素によって酸化され、生成した水の一部となり銅が還元されます。内部抵抗が低い。興奮力は正確には決定されませんが、ダニエル要素よりも小さいです。

2 つの液体を含む要素。水素元素の固体の 1 つで水素が放出されると、電流 (実際には電気的に励起される) の強度が低下し、不安定になるため、水素が放出されるプレートを供与可能な液体の中に置きます。酸素が水素と結合して電流が一定になるようにする必要があります。ベクレルは、グレネとラランドの元素がまだ知られていなかったときに、指定された目的のために 2 つの液体を含む銅 - 亜鉛元素を最初に構築しました (1829 年)。後で ダニエル(1836) 同様の要素を設計しましたが、より使いやすくなりました。液体を分離するには、2 つの容器が必要です。1 つはガラス製または釉薬をかけた粘土製の容器です。この容器には、液体の 1 つが注がれ、金属の 1 つが置かれる、わずかに焼かれた多孔質の円筒形の粘土製の容器が入っています。 2つの容器の間のリング状の空間に別の液体が注がれ、その中に別の金属の板が浸されます。ダニエル素子では、亜鉛は弱硫酸に浸され、銅は硫酸銅（青色）の水溶液に浸されます。イチジク。表の 1 は、バッテリーに接続された 3 つのダニエル要素を示しています。

亜鉛で曲げた円筒を外側のガラスの中に置き、同じく円筒の形をした銅板、またはS字型に曲げた銅板を内側の粘土の円筒に置きます。逆に、つまり外部の容器に銅を配置することもできます。電流は外部導体を通って銅から亜鉛に、セルまたはバッテリー自体の液体を通って亜鉛から銅に流れ、両方の液体が同時に分解します。硫酸を含む容器内で硫酸亜鉛が形成され、水素が銅板に移動します。同時に、硫酸銅 (CuSO 4) は銅 (Cu) に分解し、銅板上に堆積します。また、別に存在しない化合物 (SO 4) は、化学プロセスにより時間内に水素を含む水を生成します。銅の上に泡の形で放出されます。多孔質粘土は両方の液体に容易に濡れるため、両方の液体を介して、ある金属から別の金属へ化学プロセスが粒子から粒子へと伝達されることが可能になります。電流が作用した後、その持続時間は電流の強さ（そして後者は部分的に外部抵抗）と容器に含まれる液体の量によって決まりますが、硫酸銅はすべて消費され、硫酸銅の変色によって示されます。その解決策。次に、銅上の水素泡の分離が始まり、同時にこの金属の分極が始まります。この要素は定数と呼ばれますが、相対的に理解する必要があります。まず、飽和ビトリオールでも弱い分極がありますが、重要なことは、要素の内部抵抗が最初に減少し、次に増加することです。この 2 番目の主な理由により、要素の動作の開始時に電流が徐々に増加することがわかりますが、その増加が大きくなるほど、外部抵抗または内部抵抗によって電流の強さが弱まることは少なくなります。 30分、1時間、あるいはそれ以上（亜鉛を含む液体の量に応じて持続時間は増加します）後、電流は増加よりもゆっくりと弱まり始め、さらに数時間後には元の強さに達し、徐々にさらに弱まります。この塩を未溶解の形で硫酸銅の溶液の入った容器に入れると、電流が継続し、得られた硫酸亜鉛溶液が新しい希硫酸に置き換わります。ただし、閉じた要素では、亜鉛の液体レベルは徐々に減少し、銅の場合は増加します。この状況自体が電流を弱め（この理由による抵抗の増加から）、さらに、液体が液体から液体に移行することを示します。容器から別の容器への移送（イオンの移動、ガルバニック伝導率、ガルバニック浸透を参照）。硫酸銅は亜鉛とともに容器に浸透し、そこから亜鉛が純粋に化学的に銅を放出し、銅の一部が亜鉛上に、一部が粘土製の容器の壁に沈殿します。これらの理由により、現在では役に立たない硫酸亜鉛と硫酸銅が大量に無駄になります。しかし、ダニエルの要素は依然として最も不変なものの 1 つです。粘土ガラスは液体で濡れていますが、電流に対して大きな抵抗を示します。粘土の代わりに羊皮紙を使用すると、抵抗が減少して電流が大幅に増加します。 (カレ要素);羊皮紙は動物の泡に置き換えることができます。亜鉛には、希硫酸の代わりに食塩または海塩の溶液を使用できます。興奮力はほぼ同じままです。化学的影響は研究されていません。

マイディンガー要素。頻繁かつ連続的な、さらにほぼ一定だが弱い電流の場合は、ダニエル要素を改良したマイディンガー要素 (表の図 2) を使用できます。外側のガラスの上部には拡張部があり、内側のリップに亜鉛のシリンダーが配置されています。ガラスの底に別の小さなガラスを置き、その中に銅板を丸めた円筒を置くか、内部容器の底に銅の円を置き、硫酸銅の溶液で満たします。この後、硫酸マグネシウムの溶液を注意深く上部に注ぎます。これは外側容器の自由空間全体を満たしますが、比重が高いため、ビトリオール溶液を置き換えません。それにもかかわらず、液体の拡散を通じて、ビトリオールはゆっくりと亜鉛に到達し、そこで銅を放出します。この溶液の飽和を維持するために、硫酸銅片と水を入れたガラス製フラスコをひっくり返してエレメント内に置きます。導体は金属から外側に伸びます。液体の中の部分にはガッタパーチャの殻があります。要素内に粘土の瓶がないため、それを使用できます長い間部品を変更することなく。しかし、その内部抵抗は高く、非常に慎重に場所から場所へ移動する必要があり、電流には役に立たない硫酸銅が多量に含まれています。たとえ小さな要素であっても、約1/2キログラムのビトリオールがフラスコに入れられます。電信、電気通話、その他同様のケースに非常に適しており、数ヶ月間使用できます。 Callot および Trouvé-Callot 要素マイディンガー要素に似ていますが、後者よりも単純です。 クレステンサンクトペテルブルクでは、マイディンガー要素の有用な修正も手配しました。 トムソン要素皿またはトレイの形で修正されたダニエルがあります。クッキングシートで作られた多孔質の平らな膜は液体を別の液体から分離しますが、膜がなくても大丈夫です。 シーメンスエレメントそして ハルスケダニエルのカテゴリーにも属します。 ミノットの要素。ガラス瓶の底に銅の円があり、その上に硫酸銅の結晶が注がれ、その上に珪砂の厚い層があり、その上に亜鉛の円が置かれます。すべてが水で満たされています。電信回線では1年半から2年持続します。砂の代わりに、動物用炭粉末（Darsonval）を摂取することもできます。 トルヴェ要素。銅製の円の上にパススルー紙で作られた円の柱があり、底部に硫酸銅、上部に硫酸亜鉛が含浸されています。紙を少量の水で濡らすとエレメントが活性化します。抵抗は非常に高く、アクションは長く一定です。

グローブ要素、プラチナ - 亜鉛; 白金は強硝酸に浸し、亜鉛は弱硫酸に浸します。電流の作用によって放出された水素は、硝酸 (NHO 2) の酸素によって酸化され、無水硝酸 (N 2 O 4) に変わります。放出された赤オレンジ色の蒸気は呼吸に有害であり、すべての銅を腐敗させます。したがって、装置の部品は鉛で作られた方が良いと考えられます。これらの要素はドラフトのある研究室でのみ使用でき、通常の部屋ではストーブまたは暖炉の中に置く必要があります。それらは高い励起力と低い内部抵抗を持っています。これは高電流強度のためのすべての条件を備えており、要素に含まれる液体の体積が大きくなるほど、電流強度はより一定になります。イチジク。表の６は、そのような平坦な形状の要素を示す。その外側の右側には、要素のプラチナシートに接続された曲がった亜鉛プレートがあります Z 2番目の要素、その折り目の中に平らな粘土の容器があります Vプラチナ用。左側は、亜鉛元素に固定された白金シートで、第 3 の元素に属します。この形式の素子では内部抵抗は非常に小さいですが、液体の量が少ないため、強い電流の効果は長く続きません。電流は、上記の一般規則に従って、白金から外部導体を通って亜鉛に流れます。

ブンゼン要素(1843 年) の石炭亜鉛は以前のものを完全に置き換え、高価なプラチナがコークスタイルに置き換えられたため、それよりも安価になりました。流体は Grove 要素と同じであり、電気的励起力と抵抗はほぼ同じです。電流の向きは同じです。同様の要素を図に示します。テーブル3つ。文字がマークされた木炭タイルと、+ 記号が付いた金属クランプ付き。これは要素の正極、つまりアノードです。亜鉛シリンダーから Zクランプ（陰極または陰極）が付いている場合、別のクランプが付いたプレートがあり、電池の場合は 2 番目の要素のカーボンスラブに適用されます。グローブ氏は元素のプラチナを石炭に置き換えた最初の人物でしたが、彼の実験は忘れ去られました。 ダーソンヴァル要素、炭素亜鉛; 石炭の場合、硝酸と塩酸の各 1 倍量と、1/20 の硫酸を含む 2 倍量の水の混合物。 フォー要素。- バーコーラの代わりに、黒鉛と粘土で作られたボトルが使用されます。そこに硝酸を注ぎます。ブンゼン要素におけるこの明らかに外部的な変化により、硝酸の使用がより完全になります。

ソスノフスキー要素。- 水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの溶液中の亜鉛。 1 体積の硝酸、1 体積の硫酸、1 体積の塩酸、1 体積の水からなる液体中の石炭。非常に高い電気的興奮力が特徴です。

カラン要素。- ブンゼン元素の炭素が鉄に置き換えられます。励起力は石炭を使用した場合と同じままです。鉄は不動態であるため、硝酸にさらされません。鉄の代わりに、多少のシリコンを含む鋳鉄も有用に使用できる。

ポッゲンドルフ要素ブンゼン要素とは異なり、硝酸をグレネ要素で使用されるものと同様の液体に置き換えます。重クロム酸カリウム12重量部を水100部に溶解し、強硫酸25部を加えます。興奮力はブンゼン要素と同じです。ただし内部抵抗は大きくなります。水素の酸化のために放棄される前記液体中の酸素は、液体中の酸素よりも少ないです。硝酸同じ音量で。これらの要素を使用する際に臭気がないことと、その他の利点が相まって、最も使いやすくなりました。しかし、二極化は完全に解消されたわけではありません。 イムシェネツキー要素、炭素亜鉛。クロム酸溶液中のグラファイト（炭素）板、硫化ナトリウム塩溶液中の亜鉛。大きな励起力、低い内部抵抗、亜鉛のほぼ完全な利用、クロム酸の非常に優れた利用。

ルクランシュ要素、炭素亜鉛; 酸化性液体の代わりに、石炭スラブに過酸化マンガンの粉末（大）が含まれており、内側の液体透過性の粘土瓶の中でコークス粉末と混合されています（図5の表）。特殊な形状のフラスコの角の 1 つに亜鉛棒を外側に置きます。アンモニア水溶液である液体が外側から注がれ、粘土瓶の中に浸透して石炭（コークス）に達し、過酸化マンガンを濡らします。通常、瓶の上部には樹脂が充填されています。ガスが逃げるための穴が残されます。興奮力はダニエル要素とブンゼン要素の中では平均的で、抵抗は高いです。この要素を閉じたままにしておくと、電流の強さが急速に減少しますが、電信や家庭用では、液体を追加すると1〜2年間持続します。アンモニア (NH 4 Cl) が分解すると、塩素が亜鉛に放出され、石炭とともに塩化亜鉛とアンモニアが形成されます。酸素が豊富な過酸化マンガンは、少しずつ酸化状態の低い化合物になりますが、粘土の容器を満たす塊のすべての部分に移行するわけではありません。過酸化マンガンをより完全に利用し、内部抵抗を減らすために、図に示すように、粘土瓶を使用せずにこれらの要素を配置し、過酸化マンガンと石炭からタイルをプレスし、その間にコークスを置きます。テーブル4つ。この種の要素は閉じて持ち運びが容易にすることができます。ガラスはホーンゴムに交換されています。 Geff はこの要素も修正し、アンモニア溶液を塩化亜鉛溶液に置き換えました。

マリー・デヴィの要素、石炭亜鉛。石炭とともに、水で湿らせた硫酸第二水銀 (Hg 2 SO 4) の生地状の塊を多孔質の粘土瓶の中に入れます。弱硫酸または水さえも亜鉛に注ぎます。前者は電流の作用によって水銀塩からすでに放出されており、その中で水素が酸化され、石炭とともに金属水銀が放出されるため、しばらくすると、元素は亜鉛水銀になります。電気的興奮力は、石炭の代わりに純粋な水銀を使用しても変わりません。ルクランシェ素子に比べて若干大きいため、内部抵抗が大きくなります。電信および一般に断続的な電流動作に適しています。これらの元素は医療目的でも使用されており、酸化硫酸第二水銀 (HgSO 4) が充填されることが好まれます。この要素の形状は医療やその他の目的に便利で、ホーンゴムの背の高い円筒形で、その上半分には亜鉛と石炭が含まれ、下半分には水と硫酸水銀が含まれています。エレメントを逆さまにすると動作しますが、最初の位置では電流は発生しません。

ウォーレン・デラルー要素- 亜鉛銀。細い銀のストリップが、クッキングシートの管の中に置かれた溶融塩化銀 (AgCl) のシリンダーから突き出ています。亜鉛は細い棒の形をしています。両方の金属を、パラフィン栓で密封されたガラス管に入れます。この液体はアンモニア溶液（水 1 リットルあたり塩 23 部）です。電気的加振力はダニエル素子とほぼ同じ（若干多い）です。銀金属は塩化銀から要素の銀ストリップ上に堆積され、分極は発生しません。それらから作られた電池は、希薄ガス中の光の通過に関する実験に使用されました (V、ウォーレン・デラルー)。ゲフこれらの要素に持ち運びを便利にする工夫を施しました。医療用誘導コイルや直流電流に使用されます。

デュショーマン、パート、フィジェの要素。 1 つ目は亜鉛炭素です。食塩の弱い溶液中の亜鉛、塩化第二鉄の溶液中の石炭。不安定でほとんど探索されていません。パーツは亜鉛を鉄に置き換えました。食塩の溶液の密度は 1.15、塩化第二鉄の溶液の密度は 1.26 です。以前のものより優れていますが、電気的興奮力は低下しています。 Figier は、硫酸鉄の飽和溶液に塩素の流れを通すことによって得られる、鉄 - 石炭要素の 1 つの液体を使用します。 ニノード素子、炭素亜鉛。亜鉛は、漂白剤で覆われたコークススラブを含む多孔質粘土シリンダーを取り囲む円柱のような形状をしています。エレメントはワックスを充填したストッパーで密閉されています。食塩の溶液（水 100 部に対して 24 部）をその穴から注ぎます。電気的興奮力は大きい。外部の小さな抵抗に一定の、ある程度長時間作用すると、抵抗はすぐに弱まりますが、要素の非アクティブ状態が 1 ～ 2 時間続くと、以前の値に達します。

乾燥要素。この名前は、要素の多孔質体に液体が吸い込まれたときに液体の存在が見えない要素に付けることができます。彼らに電話したほうがいいでしょう 濡れた。これらには、前述の銅 - 亜鉛のトルヴェ要素と、ジェルマンによって改良されたルクランシュ要素が含まれます。後者はココナッツから抽出された繊維を使用します。それから塊が作られ、液体と気体を強く吸収し、乾燥しているように見えますが、圧力がかかると湿った外観になります。持ち運びが簡単で、移動中の電信局や電話局に適しています。ガスナー要素（炭素亜鉛）には石膏が含まれており、おそらく塩化亜鉛またはアンモニアが含浸されています（秘密にされています）。興奮力は、ルクランシュ要素の作用の開始後しばらくすると、ルクランシュ要素とほぼ同じになります。内部抵抗はルクランシュよりも小さい。乾燥したルクランシュ・バルビエセルでは、外側の亜鉛円筒と、過酸化マンガンを含む凝集体の内側の中空円筒の間の空間が、未知の組成の飽和溶液である石膏で満たされています。これらの要素の最初のかなり長いテストは、彼らにとって有利でした。ゼラチン-グリセリン要素 クズネツォワ銅と亜鉛があります。パラフィンを含浸させた段ボール箱の底の内側と外側をブリキで接着したもので構成されています。砕いた硫酸銅の層を缶の上に注ぎ、その上に硫酸を含むゼラチン-グリセリンの塊を注ぎます。この塊が固まると、砕いたアマルガム化亜鉛の層が注ぎ込まれ、再び同じ塊で満たされます。これらの要素は、ボルタのような電池を構成します。通話、電信、電話用に設計されています。一般に、さまざまな乾式要素の数は非常に重要です。しかし、ほとんどの場合、液体と凝集体の秘密の組成により、それらについての判断は実践的にのみ可能であり、科学的ではありません。

大きな表面積と低抵抗の要素。たとえば、いくつかの場合のように、短くてかなり太いワイヤーやプレートを光らせる必要がある場合。外科手術(ガルバノコースティクスを参照)、液体に浸された大きな金属表面を持つ要素を使用することで、内部抵抗が減少し、それによって電流が増加します。ウォラストンの表面倍加法は、図に示すように、多数のプレートからの表面の構成に適用されます。 2、どこで y、y、y- 同じ金属のプレートがプレート間のスペースに配置されます た、た、た、た他の金属。

すべてのプレートは互いに平行で接触していませんが、同じ名前のプレートはすべて外部ワイヤによって 1 つの全体に接続されています。このシステム全体は 2 つのプレートからなる均一な要素であり、それぞれの表面積は図の 6 倍であり、プレート間の液体層の厚さは図に示されている 2 つのプレート間の距離に等しいです。今世紀初頭（1822年）にはすでに、大きな金属表面を備えたデバイスが構築されていました。これらには爆燃装置と呼ばれる大きなGare要素が含まれます。長い亜鉛と銅のシートをフランネルまたは木の棒で分離し、シートが互いに金属接触しないようにローラーに巻き込みます。このローラーは液体の浴槽に浸されており、非常に小さな外部抵抗が作用すると非常に高い電流を生成します。 1枚あたりの面積は約50平方メートル。フィート（4平方メートル）。現在では一般に、要素の内部抵抗を低減しようとしていますが、一部の特定の用途、たとえば、焼灼のために痛みを伴う腫瘍を熱線またはプレートで切除する手術などでは、要素に特に大きな表面積を与えています (ガルバノコースティクスを参照) ）。低抵抗の導体を加熱するため、内部抵抗を低減して正確に電流を得ることができます。したがって、ガルバノコースティック要素では、大きな数プレートは図に示されているものと同様に配置されています。テキスト2冊。このデバイスには特別な機能はありませんが、便利に使用できるように調整されています。たとえば、パリ、リヨン、モンペリエ、ブリュッセルで使用されている炭素亜鉛電池やクロム液体を使用したシャルダン電池などです。作業者は、操作前にバッテリーが良好な状態にあることを確認するために、非常に低抵抗の電流計 (電流計、または電流計) を使用する必要があることを警告する必要があります。

通常の要素電気的に励起する力を互いに比較する際の通常の測定単位として機能させるには、開いたままにしておくと、電気的に励起する力をできるだけ長く保持するか、一定の電位差を持たなければなりません。この目的のために、Rainier は銅と亜鉛のペアを提案しました。このペアでは、銅の表面積は亜鉛に比べて非常に大きくなります。この液体は、200 部の乾燥食塩を 1000 部の水に溶かした溶液です。この条件下で、この要素が高抵抗の回路に短時間導入されると、銅の分極は非常に弱くなります。通常の要素 ラティマー・クラーク硫酸亜鉛、水銀、硫化水銀塩 (Hg 2 SO 4) の溶液中の亜鉛から構成されます。通常の要素 フレミング、銅 - 亜鉛、特定の常に一定の密度の硫酸銅と硫酸亜鉛の溶液。通常の要素 ロンドン郵便電信局、銅-亜鉛、硫酸亜鉛の溶液、および硫酸銅と銅の結晶が非常に適しています。フレミング要素の電気的興奮力については、記事の最後にある図を参照してください。

二次要素、または 電池、それらはリッターの第二の柱（ガルヴァニズムを参照）に由来しており、50年間特別な注目を払われずに残されていました。液体に浸漬された銅板からなるリッター柱は、ボルタ柱の作用後に分極し、その後、一次電流とは逆の方向の電流をそれ自体で生成することができます。 1859 年、プランテは 2 枚の鉛シートからなるエレメントを製作し、ガール爆燃器のように螺旋状に巻き、相互に金属接触を持たず、弱硫酸に浸漬しました。少なくとも 2 つのブンゼン電池またはポッゲンドルフ電池を直列に接続したバッテリーの一方の鉛シートをアノード (正極) に接続し、もう一方のシートをカソードに接続し、鉛から鉛へと液体に流れる電流を流すことによって、アノードに接続された鉛板上の酸素と、カソードに接続されたシート上の水素の分離。アノードプレート上には過酸化鉛の層が形成されますが、カソードプレートでは酸化物が完全に除去されます。プレートの不均一性により、大きな電気的興奮力を持つペアを形成し、前のプレートとは反対の方向に電流を与えます。二次要素で発生し、一次電池の興奮力とは反対方向に向かう大きな興奮力が、後者が最初の要素を超える必要がある理由です。直列に接続された 2 つのポッゲンドルフ素子の加振力は約 4 ボルトですが、プランテ素子の加振力はわずか約 2 1/2 です。並列接続された 3 つまたは 4 つのプランテ素子 (ガルバニック電池を参照) を充電するには、実際には前の 2 つのポゲンドルフ素子で十分ですが、そのような広い表面の鉛を酸化するにはそれらの作用が非常に遅くなります。したがって、たとえば並列に接続された 12 個のプランテ素子を同時に充電するには、3 ～ 4 個のブンゼン素子を 6 ～ 8 ボルトの加振力で数時間動作させる必要があります。直列に接続された充電済みの Plante セルは 24 ボルトの電気励振力を発生させ、たとえば充電用バッテリーよりも多くの白熱光を生成しますが、二次バッテリーの効果は短くなります。二次電池によって動作する電気量は一次電池から通過する電気量を超えることはありませんが、より大きな電圧または電位差で外部導体を通過するため、より短い時間で消費されます。

Plante セルは、さまざまな実用的な改良を経て、バッテリーと呼ばれるようになりました。 1880年、フォーレは、鉛板を鉛赤、つまり既製の酸化鉛の層で覆うというアイデアを思いつきました。これは、一次電流の作用により、一方の板ではさらに酸化され、もう一方の板では脱酸されます。もう一方。しかし、鉛丹を取り付ける方法には技術的な改良が必要で、基本的には鉛グリッドを使用するもので、空のセルに鉛丹の生地と弱硫酸のリサージを充填するものでした。フィッツジェラルドバッテリーは、金属ベースを使用せずに酸化鉛タイルを使用しています。一般に、多くのバッテリーシステムが存在しますが、ここでは最良のものの 1 つだけを示します (表の図 8)。ハーゲンの鉛グリルは、向かい合う 2 つの突起で構成されており、酸化鉛の破片がフレームから落ちるのを防ぎます。線に沿って特別に描かれたカット腹筋そして CD本図はこのフレームの構造を説明したものです。 1 つのフレームには赤色の鉛が充填され、もう 1 つのフレームにはリサージ (鉛の酸化状態が最も低い) が充填されます。奇数、通常は 5 つまたは 7 つのプレートが、悪魔で説明したのと同じ方法で接続されます。 2; 最初のケースでは 3、2 番目のケースでは 4 がリサージで覆われています。ロシアの技術者のうち、ヤブロチコフとホチンスキーは電池の設計から恩恵を受けた。これらの二次的な要素は、技術的な不便さを表しており、非常に厄介です。重い、とりわけ、発電機からの直流電流をこの目的に使用することが不可能な場合に、家庭用の照明にさまざまな技術的応用がなされています。ある場所で充電したバッテリーを別の場所に持ち運ぶことができます。現在では、主要な要素ではなく、いくつかの特別なルールに従ってダイナモが充電されています (ダイナモ、電気照明を参照)。

ガルバニック電池の組成。電池は、1) 直列接続、2) 並列接続、3) 前の要素を組み合わせた 3 つの要素で構成されます。図では。表 1 は 3 つのダニエル素子の直列接続を示しています。右から数えて最初のペアの亜鉛は銅テープによって 2 番目のペアの銅に接続され、2 番目のペアの亜鉛は 3 番目のペアの銅に接続されています。最初のペアの銅の自由端は、バッテリーのアノード、つまりプラス端子です。 3 番目のペアの自由端は、バッテリーのカソード、つまりマイナス端子です。これらの同じ要素を並列に接続するには、すべての亜鉛を金属テープで相互に接続し、すべての銅シートをテープまたはワイヤーで亜鉛から切り離して 1 つの全体に接続する必要があります。複雑な亜鉛の表面がカソードとなり、複雑な銅の表面がアノードになります。このようなバッテリーの作用は単一セルの作用と同じであり、その表面積はバッテリーの単一セルの 3 倍になります。最後に、3 番目の接続方法は少なくとも 4 つの要素に適用できます。それらを 2 つ並列に接続すると、2 つの複雑なアノードと同じ 2 つのカソードが得られます。最初の複合アノードを 2 番目の複合カソードに接続することにより、二重表面を持つ 2 つの要素からなるバッテリーが得られます。くたばれ。 3 つのテキストは 8 つの元素からなる 2 つの異なる複雑な化合物を示しており、それぞれが黒いスペースで区切られた 2 つの同心円で表されています。詳細には立ち入りませんが、次のとおりです。外観これらの電池を構成する方法は、今説明したものとは異なります。

(I) では 4 つの要素が直列に接続されていますが、一端では外側の 2 つの亜鉛が金属ストリップによって接続されています。 KKさん反対側では、外側の 2 枚の銅板がプレートで接続されています。 ああ、どちらが陽極であるのに対し、 品質管理 - 複雑な電池の正極。表面積の 2 倍の 4 つの要素を直列に接続したものに相当します。図３（II）は、直列に接続された４重面の２つの要素に相当する電池を示している。特定の方法で構成されたバッテリーが必要な場合は、オームの公式 (ガルバニック電流) によって完全に明らかにされますが、そこから生じる規則に従って、特定の数のガルバニック要素を持つ導体に対して最良の効果を得るには、内部の抵抗が外部導体の抵抗に等しいか、少なくともそれにできるだけ近いように、それらから電池を構成する必要があります。これに、直列接続では内部抵抗が接続ペアの数に比例して増加し、並列接続では逆に抵抗がこの数に比例して減少することも付け加えなければなりません。したがって、ガルバニック電流に対して大きな抵抗を示す電信線では、バッテリーは直列に接続された要素で構成されます。外科手術 (ガルバノコースティクス) では、並列接続された要素のバッテリーが必要です。地獄が描かれています。 3(I)バッテリーを表します最高の接続 8 つの要素で構成され、単一要素の内部抵抗の 2 倍である外部抵抗に作用します。外部抵抗が最初のケースの 4 分の 1 である場合、バッテリーは地獄のような状態になるはずです。３（Ⅱ）。これは、オームの公式を使用した計算から得られます。 [要素と電池については、Niodet の著作 (D. Golov によるロシア語訳 - 「電気要素」1891 年) を参照。あまり詳しくない：「Die galvanischen Batterien」、ハウク、1883年。雑誌「Electricity」の記事、1891年と1892年]

ガルバニ電池の比較自分たちの間で。これに関連する注記は、要素の説明の一部に記載されています。ガルバニ電池のメリットは、発生する電流の強さとその作用の持続時間、つまり最初の量ともう 1 つの量の積によって測定されます。アンペアを電流の単位とし（ガルバニ電流を参照）、時間を時間の単位とすれば、ガルバニ電池の性能をアンペアアワーで測定できます。たとえば、バッテリーはサイズに応じて 40 ～ 90 アンペアアワーを供給できます。納品作品の採寸方法について電気ショック、いわゆる蒸気馬の 1 時間の仕事に相当します。仕事、電流のエネルギーを参照してください。

ガルバニック電池 - 化学物質によって電気を生成する、互いに電気的に接続されたガルバニ電池のグループ。電極の活物質間で起こる反応。ガルバニ電池は、ほとんどの場合、正極が二酸化マンガンとグラファイトの混合物で作られ、負極が亜鉛で作られたガルバニ電池を使用します。通常、塩化アンモニウム（アンモニア）および他の塩化物塩の溶液が電解質として使用されます。このような元素はマンガン亜鉛と呼ばれます。

米。 1. カップ型乾電池：1 - 負極（亜鉛）、2 - 段ボールケース、3 - 電流リード、4 - キャップ、5 - 正極、6 - 電解質層（ペースト）、7 - 樹脂、8 - 段ボールワッシャー、9 - 絶縁ガスケット、10 - ガラス管（ガス出口）

場合によっては、二酸化マンガンとグラファイトに加えて、活性炭が正極に追加され、周囲の大気から酸素を吸収して化学用途に使用できるようになります。反応。このような元素はマンガン-空気-亜鉛と呼ばれます。容量は大きく、コストは低くなります。特殊な目的には、高い電圧定数を持つ石炭 - 亜鉛および鉄 - 炭素のバルク要素が使用されます。液体電解質を含むバルクセルを使用するのは不便であるため、後者は小麦粉、デンプン、ボール紙、またはその他の充填剤の助けを借りて粘稠な状態に変換され、そのため流動性が失われ、セルから流れ出なくなります。位置。このような要素はドライと呼ばれます。

ドライエレメントには主にカップとビスケットの 2 つのタイプがあります。カップ要素 (図 1) には、円筒形の継ぎ目のない、または縦方向の継ぎ目 (ろう付け、溶接、丸め) を持つ長方形のカップの形の負極 (亜鉛極) があります。正極は、電流導体として機能する炭素棒に押し付けられた円柱または角柱です。正極は負極の内側に配置され、それらの間の空間は凝縮した電解質で満たされます。ビスケット要素 (図 2) では、電極はプレートの形状をしており、電解液を含浸させたボール紙の隔膜によって分離されています。各部を弾力性のある塩ビリム（リング）で締め付けます。電流導体は、亜鉛電極の外側に適用される、電解質に対して不浸透性の導電性塊の層です。マンガン・空気・亜鉛エレメントはカップタイプのみで生産されます。

米。 2. ビスケットタイプの乾電池: 1 - 導電層を備えた負極 (亜鉛)、2 - 正極、3 - 電解質を含浸させたボール紙隔膜、4 - 正極包装紙、5 - 塩化ビニルリング

要素の主な指標は起電力（emf）と電圧であり、その値は電圧計で測定されます（参照）。最初の場合 - 負荷抵抗がない場合、2番目の場合 - 負荷抵抗を接続する場合規格によって指定されています。 E.m.f. マンガン - 亜鉛元素の範囲は 1.5 ～ 1.8 V です。 d.s. マンガン-空気-亜鉛要素は 1.4 V です。要素の電圧値は常に e より小さくなります。 d.s.、負荷抵抗が減少すると、それらの差は増加します。ガルバニック電池の最も重要なパラメータは、供給する電気の量と、それを長期間保存する能力 (安全性) です。放出されるエネルギー量は、要素の動作時間 (時間単位)、または 1 時間あたりの電気容量のいずれかによって測定されます。放電中は素子電圧が低下するため、技術的にはドキュメントには常に下限電圧 (最終電圧) が指定されており、これによって性能の下限が決まります。特定の最終電圧では、素子の電気容量、したがってその動作時間も、温度と負荷抵抗の値 (表 1 を参照)、および放電の頻度によって決まります。

ガルバニック電池の容量は、負荷抵抗が増加し、温度が上昇すると増加します。要素が動作できる最低温度: マンガン-亜鉛の場合 -20°、マンガン-空気-亜鉛の場合 -5°。放電の頻度は、放電期間と要素の休止期間の交互と持続時間によって特徴付けられます。一般に、間欠放電のマンガン - 亜鉛電池は連続放電の場合よりも大きな容量を発生しますが、逆にマンガン - 空気 - 亜鉛電池の容量は小さくなります。

ガルバニック電池 (セル) の安全性は、製品の機能が維持される、製造の瞬間から動作の開始までの期間です。残存容量（または稼働時間）は規格によって指定されており、通常は元の容量の 60 ～ 75% です。

ラベルに記載されている保存期限は最小限であり、ほとんどの場合、バッテリーはガルバニック電池であり、セルはしばらくの間使用できます。この場合の適合性は電圧によって決まります。

ガルバニック電池の要素の接続は、直列、並列、および混合で行うことができます。直列接続では、1 つの要素の正極が次の要素の負極に接続されます (図 3)。

米。 3. 要素の直列接続図

米。 4. 電池要素の並列接続図

米。 5. バッテリーセルの混在接続

この要素の接続は、ガルバニック電池のより高い電圧を生成するために使用されます。この場合、電圧は直列に接続された要素の数に直接比例します。ガルバニック電池の容量は変化せず、個々の要素の容量と同じです。並列接続は、一方では要素のすべての正極を、もう一方では負極を一緒に接続することによって実行されます（図4）。同時に、ガルバニック電池の容量が増加し、その電圧は個々の要素の電圧と同じままになります。混合接続の場合は、上記の両方の方法が使用されます。複数の同一のグループが、互いに並列に接続された要素の直列接続で組み立てられます (図 5)。同時に、電圧と静電容量もそれに応じて増加します。

ガルバニック電池は、その目的に応じて、アノード、グリッド、白熱電池、およびランタンに分類されます。

ガルバニック負極電池 (図6)は、ラジオ受信機のアノード回路に電力を供給することを目的としています。

米。 6. バッテリー BS-G-70

電圧は 60 ～ 120 V と比較的高く、3 ～ 12 mA の低電流に使用されます。通常、これらのガルバニック電池には、パネル内のソケットまたはソフトワイヤの形で追加の電流リードがあり、最初にガルバニック電池の一部を使用し、電圧が低下したときに残りを接続することができます。このモードは部分放電と呼ばれ、一定の制限内でガルバニック電池の耐用年数を延ばすことができます。

グリッドバッテリー ガルバニックは、ラジオ管のグリッドにバイアス電圧を生成することを目的としています。

米。 7. バッテリー BSG-60-S-8

シリアル接続を使用します。電圧は 4.5 ～ 12.0 V。消費電流は 3 mA を超えません。これらはガルバニック負極電池と同じケースに取り付けられており (図 7)、それらと同じ要素で構成されています。

ガルバニックフィラメント電池 (図 8) はラジオ管のフィラメントに電力を供給するように設計されています。

米。 8. バッテリー BNS-MVD-500

定置型電池ラジオ (Rodina、Iskra など) の場合、ガルバニックフィラメント電池は、より大きな容量を生み出すために、並列接続された 4 つのマンガン、亜鉛、空気の要素で構成されています。ビッグサイズ。電圧は素子1個分の電圧と等しく、消費電流は0.3～0.5Aです。ガルバニックポータブルバッテリーラジオのフィラメントバッテリーでは、小さな要素の並列および混合接続が使用されます。 Tula バッテリーラジオ用に、業界では、アノードと白熱ガルバニックバッテリーで構成される、特別なケースに入った電源キットを製造しています (図 9)。

米。 9. キット - ラジオ「Tula」用電源

ガルバニックランタン電池 懐中電灯の電球に電力を供給するように設計されています。これらは、低電圧 (3.0 ～ 4.5 V) での高消費電流 (150 ～ 280 A) と小さい寸法が特徴です。最も普及しているは、3 つの直列接続された要素で構成される KBS-L-0.50 タイプのガルバニ電池を受け取りました (図 10)。丸いランタンと測定器 (抵抗計、アボメータなど) の場合、業界では FBS タイプの円筒形要素が製造されており、必要に応じてそれらの間の直列接続は、ランタンの本体 (デバイス) に挿入されるときに直接行われます。）。

米。 10.懐中電灯用電池 KBS-L-0.50

要素の凡例は通常 4 つの部分で構成されます。最初の数字は寸法 (mm) を示します: No. 2 - 40x40x100、No. 3 - 55x55x130、No. 6 - 80x80x175。文字 - C - 乾燥、L - 夏、X - 耐寒性。以下の数字はエレメントの容量を示します。つまり、3S-L-30 は、エレメント No. 3、乾燥、夏、1 時間あたり 30 個の生産能力を意味します。ガルバニック電池の名前は文字指定で始まり、4 ～ 5 つの部分で構成されており、次の意味を持っています: B - 電池、A - 陽極、N - 白熱、C - 乾式、G - ビスケット、F - ランタン、K - ポケット。ガルバニック陽極電池の文字の後の数字は電圧を示し、白熱電池の場合は容量を示します。ただし、ガルバニ負極電池の指定では文字 A が省略され、指定の最後に 2 番目の数値指標、つまりガルバニ電池の容量が追加される場合があります。数字で始まるガルバニック電池の名前には、次の意味があります。最初の数字は電圧を示し、最後の数字は容量を示します。文字は、MC - 亜鉛マンガン系、B - 大気中の酸素の使用を示し、H - 白熱、 A - アノード、T - 電話、C - 補聴器用、P - パネル。ラジオに電力を供給することを目的としたガルバニック電池にも商品名が付けられています。ガルバニック電池には、メーカーの名前または商標、ボルタ電池の記号、定格電圧、初期容量、保管保証期間、および保管期間終了時の容量を示すラベルが貼付されてマークされています。

ガルバニック電池とセルの適合性は、外部検査と引き込み線の電圧の測定によって判断されます。検査中は、引き込み導体が無傷であること、および破損、注型樹脂 (マスチック) の破壊、ケースの損傷や水濡れなどの外部欠陥がないことを確認する必要があります。電圧は電圧計でチェックされます。表に示されている値を下回ってはなりません。 2. ガルバニック電池は、総重量 65 ～ 80 kg の木箱に梱包され、内側は防湿紙で裏打ちされ、乾いた削りくずまたはその他の梱包材の層で壁から分離されています。ガルバニック電池は乾燥した涼しい場所に保管する必要があります。保管室内の湿度が高く、温度が高いと、保管期限が急激に短くなります。ガルバニック電池にとって低温は危険ではありません。暖まると特性が完全に回復します。ガルバニック電池は、ソ連電気工学省の Glavakkumulyatorproma 企業によって製造されています。

文献: Sochevanov V.G.、ガルバニック要素、M.、1951; モロゾフ GG. および Gantmav S.A.、通信機器に電力を供給するための化学電流源、M.、1949 年。化学電流源の統合カタログ、M.、1950。

1. ガルバニ電池

ガルバニ電池は、ルイージガルバニにちなんで名付けられた化学電流源です。ガルバニ電池の動作原理は、電解質を介した 2 つの金属の相互作用に基づいており、閉回路内で電流が生成されます。ガルバニ電池の起電力は、電極の材質と電解質の組成に依存します。これらは一次 CIT であり、その中で起こる反応が不可逆性であるため、再充電することができません。

ガルバニ電池はソースです電気エネルギー一度限りのアクション。試薬 (酸化剤と還元剤) はガルバニ電池の組成に直接含まれており、その動作中に消費されます。ガルバニ電池は、外部回路に伝達される起電力、電圧、電力、容量、エネルギーのほか、保存性と環境安全性によって特徴付けられます。

EMF は、ガルバニ素子で発生するプロセスの性質によって決まります。ガルバニ電池 U の電圧は、電極の分極と抵抗損失により常にその EMF より低くなります。

U = Eе – I(r1–r2) – ΔE、

ここで、Ee は要素の EMF です。 I – 要素の動作モードにおける電流の強さ。 r1 および r2 – ガルバニ電池内の第 1 種および第 2 種の導体の抵抗。 ΔE はガルバニ電池の分極であり、その電極 (アノードとカソード) の分極で構成されます。分極は電流密度 (i) が増加すると増加します。式 i = I/S で決定されます。S は面積です。断面電極が損傷し、システム抵抗が増加します。

ガルバニ電池の動作中、試薬の濃度の減少と電極上の酸化還元プロセスの生成物の濃度の増加により、その EMF とそれに応じて電圧は徐々に減少します (ネルンストの式を思い出してください)。ただし、ガルバニ電池の放電中の電圧の低下が遅いほど、実際に使用できる可能性が高くなります。要素の静電容量は、ガルバニ電池が動作中 (放電中) に供給できる電気の総量 Q です。容量は、ガルバニ電池に保存されている試薬の質量とその変換の程度によって決まります。放電電流が増加し、素子の動作温度が低下すると、特に 0℃未満では、試薬の変換率と素子の容量が減少します。

ガルバニ電池のエネルギーは、その静電容量と電圧の積に等しい: ΔН = Q.U. EMF 値が高く、質量が小さく、試薬の変換率が高い元素は、最も高いエネルギーを持ちます。

保存性とは、要素の特性が指定されたパラメーター内に留まる保存期間の長さです。要素の保管および動作時の温度が上昇すると、その保存寿命は短くなります。

ガルバニ電池の組成: 携帯型ガルバニ電池の還元剤 (アノード) は、通常、亜鉛 Zn、リチウム Li、マグネシウム Mg です。酸化剤（陰極） - マンガン MnO2、銅 CuO、銀 Ag2O、硫黄 SO2 の酸化物、塩 CuCl2、PbCl2、FeS、および酸素 O2。

世界で最も広く生産されているのは、依然としてマンガン - 亜鉛元素 Mn-Zn の生産であり、ラジオ機器、通信機器、テープレコーダー、懐中電灯などに電力を供給するために広く使用されています。このようなガルバニ電池の設計を図に示します。

この要素で電流を生成する反応は次のとおりです。

陽極 (–): Zn – 2ē → Zn2+ (実際には、素体の亜鉛シェルが徐々に溶解します)。

カソード (+): 2MnO2 + 2NH4+ + 2ē → Mn2O3 + 2NH3 + H2O。

電解空間では次のプロセスも行われます。

アノードでは Zn2+ + 2NH3 →2+;

陰極では Mn2O3 + H2O → または 2.

分子の形では、ガルバニ電池の動作の化学的側面は、全反応によって表すことができます。

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → Cl2 + 2。

ガルバニ電池図:

(–) Zn|Zn(NH3)2]2+|||MnO2 (C) (+)。

このようなシステムの EMF は E = 1.25 ÷ 1.50V です。

アルカリ電解液 (KOH) 内で同様の組成の試薬を使用したガルバニ電池は、より優れた出力特性を備えていますが、環境上の危険があるため、携帯機器には適用できません。 Ag-Zn銀亜鉛電池はさらに有利な特性を持っていますが、非常に高価であるため、費用対効果が高くありません。現在、一般的に「乾電池」と呼ばれる、40 種類以上の異なるタイプの携帯用ガルバニ電池が知られています。

2. 電池

電池 (二次 HIT) は、外部電流源 (充電器) を使用して再充電できる再充電可能なガルバニ電池です。

バッテリーは、外部電流源の影響下で化学エネルギーがシステム内に蓄積され（バッテリーの充電プロセス）、その後デバイスの動作中（放電）に化学エネルギーが再び電気に変換されるデバイスです。エネルギー。したがって、充電時にはバッテリーは電解槽として機能し、放電時にはガルバニ電池として機能します。

単純化すると、バッテリーは 2 つの電極 (アノードとカソード) と、それらの間にあるイオン伝導体である電解質で構成されます。酸化反応は放電中と充電中の両方でアノードで発生し、還元反応はカソードで発生します。

最近まで、ロシア、さらには沿ドニエストル共和国でも、酸性鉛電池、アルカリ性ニッケルカドミウム電池、ニッケル鉄電池が最も一般的でした。

その中の電極は鉛グリッドであり、そのうちの1つは酸化鉛IV粉末であるPbO2で細孔に充填されています。電極は多孔質セパレータを介して電解質に接続されています。バッテリー全体はエボナイトまたはポリプロピレンで作られたタンクに入れられます。

このようなデバイスが動作すると、その中で次の電極プロセスが発生します。

A)。電気エネルギー源としてのバッテリーの放電または動作。

アノードでは: (–) Pb – 2ē → Pb2+;

陰極: (+) PbO2 + 4H+ + 2ē → Pb2+ + 2H2O。

電極上に形成された鉛カチオンは電解質のアニオンと相互作用して、硫酸鉛の白色沈殿物を放出します。

Pb2+ + SO42– = ↓PbSO4。

バッテリーの放電プロセスの電流生成反応の合計:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4↓ + 2H2O、

ガルバニ電池としての動作用バッテリーの回路は、(-) Pb|PbSO4||PbO2 (+) の形式になります。

動作するバッテリーの端子電圧は 2.0÷2.5V に達します。デバイスの動作中に電解質が消費され、システム内に沈殿物が蓄積します。活性水素イオン [H+] の濃度がカソードでの反応にとって臨界値になると、バッテリーは動作を停止します。

B)。バッテリーを充電または化学ポテンシャルを回復して、その後電気エネルギーに変換します。これを行うには、負極が「アノード」端子に供給され、正極が「カソード」端子に供給されるように、バッテリーを外部電流源に接続します。この場合、外部電圧の影響下で電極に逆のプロセスが発生し、電極は元の状態に戻ります。

金属鉛は電極表面を修復します (–): PbSO4 + 2ē → Pb + SO42;

結果として生じる酸化鉛 IV は、鉛格子 (+) の細孔を満たします: PbSO4 + 2H2O – 2ē → ↓PbO2 + 4H+ + SO42。

全還元反応: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4。

バッテリーの充電プロセスがいつ完了したかは、端子の上に気泡が現れる (「沸騰」) ことで判断できます。これは、電解質の還元中に電圧が増加すると、水素カチオンの還元と水の酸化という副次的なプロセスが発生するためです。

2Н+ + 2ē → Н2; 2H2O – 4ē → O2 + 2H2。

バッテリー効率は80%に達し、動作電圧は長期間その値を維持します。

バッテリーの起電力は、次の方程式を使用して計算できます。

RT α4(H+) α2(SO42–)

EE = EE0 + –––– ℓn –––––––––––––– (Comp. の固相)

2F α2(H2O) が考慮されます)。

濃硫酸 (ω(H2SO4) > 30%) はバッテリーには使用できないことに注意してください。同時に、導電率が低下し、金属鉛の溶解度が増加します。鉛蓄電池は以下の分野で広く使用されています。道路輸送すべてのタイプ、電話局と電気局にあります。ただし、鉛とその製品の毒性が高いため、鉛バッテリーには密閉されたパッケージングと操作プロセスの完全な自動化が必要です。

A) アルカリ電池では、正極はゲル状の水酸化ニッケル II Ni(OH)2 を含浸させたニッケルグリッドでできています。そしてマイナス - カドミウムまたは鉄から。イオン伝導体は、水酸化カリウム KOH の 20% 溶液です。このようなバッテリーにおける電流形成および生成反応の合計は次の形式になります。

2NiOOH + Cd + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2; EE0 = 1.45V。

2NiOOH + Fe + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; EE0 = 1.48V。

これらのバッテリーの利点には、長い耐用年数 (最長 10 年) と高い機械的強度が含まれますが、欠点としては効率と動作電圧が低いことが挙げられます。アルカリ電池は、電気自動車、ローダー、鉱山用電気機関車、通信および電子機器、ラジオの電源として使用されます。また、カドミウムは非常に有毒な金属であるため、使用済みのデバイスを廃棄する際には安全規則に従う必要があることも覚えておいてください。

EMFと電流。バッテリーには同じ特性を持つ要素が含まれている必要があることに注意してください。作業計画等価回路を描きます: 加減抵抗器の接続回路ポテンショメータの接続回路ガルバニ素子の接続回路。結論構築された回路と条件から、各回路は独自の EMF 値を持ち、各回路で異なる方法で決定されます。に対する答えは...

19 世紀から 20 世紀にかけての電気めっき技術の発展。ほとんど開いたままです。それは、ガルバニック生産を生み出すプロセスの再構築に基づいて解決できるように思えます。科学と技術のどの分野、その具体的な成果がその形成に貢献したかを追跡します。電気めっき技術の出現と発展のための社会経済的前提条件の考慮。 ...

電流はガルバノステジーよりも低くなります。鉄ガルバノプラスチック浴では、電流密度は10〜30 a/m2を超えませんが、鉄めっき（電気めっき）中の電流密度は2000〜4000 a/m2に達します。ガルバニックコーティングは、微細な結晶構造を持ち、コーティングされた製品のさまざまな領域（凸部と凹部）で均一な厚さを持たなければなりません。この要件は電気めっきにおいて特に重要です。

ガルバニ電池は電気エネルギー源であり、その動作原理は化学反応に基づいています。最新のバッテリーと蓄電池のほとんどはこの定義に該当し、このカテゴリに分類されます。物理的には、ガルバニ電池は 1 つまたは 2 つの液体 (電解質) に浸された導電性電極で構成されています。

一般情報

ガルバニ電池は、その生産能力に応じて一次電池と二次電池に分けられます。電気。どちらのタイプもソースとみなされ、異なる目的を果たします。前者は化学反応中に電流を生成しますが、後者は充電後にのみ機能します。以下では両方の品種について説明します。液体の量に基づいて、ガルバニ電池の 2 つのグループが区別されます。

単一の液体による電源の不安定さにオームは気づき、ウォラストンのガルバニ電池が電気研究の実験には不適当であることが明らかになった。このプロセスのダイナミクスは、最初の瞬間には電流が高く、最初は増加しますが、その後、数時間以内に平均値まで低下します。現代のバッテリーは気まぐれです。

化学電気の発見の歴史

1752 年にヨハンゲオルクがガルバニ電気について言及したことはあまり知られていません。ベルリン科学アカデミーが発行した出版物「快と不快の感覚の起源に関する研究」では、この現象に完全に正しい解釈さえ与えられています。実験: 銀と鉛のプレートを一端で接続し、反対側のプレートを異なる側から舌に当てます。硫酸鉄の味は受容体上で観察されます。読者はすでに、ここで説明した電池の検査方法がソ連でよく使われていたことを推測しているだろう。

現象の説明: どうやら、舌の受容器を刺激する金属粒子が存在しているようです。接触すると 1 つのプレートから粒子が放出されます。また、金属が1つ溶けます。実際、ガルバニ電池の動作原理は明らかであり、亜鉛板が徐々に消失し、化学結合のエネルギーが電流に放出されます。この説明は、アレッサンドロ・ボルタがロンドン王立協会に最初の動力源の発見に関する公式報告書を提出する半世紀前に行われた。しかし、電磁相互作用などの発見ではよくあることですが、その経験は一般の科学界には注目されず、適切に研究されませんでした。

これは、最近の魔術に対する訴追の廃止によるものであることが判明したことを付け加えておきたい。「魔女」の悲しい経験の後、理解できない現象を研究しようと決心した人はほとんどいなかった。 1775 年からボローニャの解剖学部で働いていたルイージガルヴァーニの場合は状況が異なりました。彼の専門分野は刺激物とみなされた神経系、しかしこの著名人は生理学分野ではない重要な足跡を残しました。ベッカリアの学生は電気に積極的に関わっていました。科学者の回想録 (1791 年、De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi、第 7 巻、p. 363) にあるように、1780 年後半にカエルは再び解剖されました (実験は長年続きました)。

助手が、電流が流れるワイヤによるコンパスの針の偏向とまったく同じような異常な現象に気づいたことは注目に値します。この発見は、間接的にのみ行われました。科学研究人々。観察はけいれんに関するものでした下肢カエル。実験中、助手が解剖中の動物の内大腿神経に触れたため、脚がけいれんした。近くのテーブルの上に静電発生器があり、装置全体で火花が散りました。ルイージ・ガルヴァーニはすぐに実験を繰り返し始めました。何が成功したのでしょうか？そしてまた車が火花を散らした。

電気との並列接続が形成され、ガルバーニは雷雨がカエルに同じように作用するかどうかを知りたいと考えました。それは明らかになった自然災害顕著な効果はありません。銅製のフックで脊髄に沿って鉄の柵に取り付けられたカエルは、天候に関係なくぴくぴく動いた。実験は 100% の再現性で実行することはできず、雰囲気は影響しませんでした。その結果、ガルヴァーニは以下から構成される多数のペアを発見しました。異なる金属、それが互いに接触し、神経が接触すると、カエルの足がけいれんしました。現在、この現象は材料の電気陰性度の程度の違いによって説明されています。たとえば、アルミニウム板は銅ではリベット留めできないことが知られており、金属は顕著な特性を持つガルバニック対を形成します。

ガルヴァーニは、閉じた電気回路が形成されていることを正しく指摘し、カエルには動物の電気が存在し、ライデン瓶のように放電しているのではないかと示唆した。アレッサンドロ・ボルタはその説明を受け入れなかった。ボルタは、実験の説明を注意深く検討した後、2つの金属が直接、または生物の体の電解質を介して結合すると電流が生じるという説明を提唱しました。電流の原因は物質にあり、カエルはその現象を簡単に示す指標となります。ボルタは科学雑誌の編集者に宛てた手紙から引用します。

第 1 種の導体 (固体) と第 2 種の導体 (液体) は、何らかの組み合わせで接触すると電気の衝撃を生じますが、今日この現象が発生する理由を説明することは不可能です。電流は閉回路内を流れ、回路の完全性が破壊されると消失します。

電圧極

ジョバンニ・ファブローニは一連の発見に貢献し、ガルバニ対の 2 枚のプレートを水中に置くと、一方のプレートが崩壊し始めると報告しました。したがって、この現象は化学プロセスに関連しています。一方、ボルタは最初の電源を発明し、長い間電気の研究に役立ちました。科学者は常にガルバニックカップルの作用を強化する方法を探していましたが、見つかりませんでした。実験中に、ボルタ発電柱の設計が作成されました。

亜鉛と銅のマグカップをペアで互いに密着させて採取しました。
得られたペアを濡れたボール紙の円で分離し、互いの上に置きました。

これが電流源の直列接続となり、合計すると効果（電位差）が増大したことは容易に推測できます。新しいデバイスは、触れたときに人間の手に認識できるほどの衝撃を引き起こしました。ライデン瓶を使ったマッシェンブルックの実験に似ています。ただし、効果を再現するには時間がかかりました。エネルギー源は化学起源であり、徐々に更新されていることが明らかになりました。しかし、新しい電力の概念に慣れるのは簡単ではありませんでした。ボルタ電柱は帯電したライデン瓶のように動作しましたが...

ボルタは追加の実験を計画します。彼はそれぞれの円に絶縁ハンドルを供給し、しばらく接触させた後、円を開いて検電器で検査を行います。その時までにクーロンの法則はすでに知られており、亜鉛はプラスに帯電し、銅はマイナスに帯電することが判明しました。最初の物質は二番目の物質に電子を与えました。このため、電圧柱の亜鉛板は徐々に破壊されていきます。この研究を調査する委員会が任命され、アレッサンドロの主張が提出された。それでも、研究者は推論を通じて、個々のカップルの緊張が積み重なることを証明しました。

Volta 氏は、金属間にウェットサークルを配置しないと、構造は銅と亜鉛の 2 枚の板のように動作すると説明しました。増幅は起こりません。ボルタは電気陰性度の最初の行、つまり亜鉛、鉛、錫、鉄、銅、銀を発見しました。そして、両極間の中間金属を除いても「駆動力」は変わりません。ボルタは、プレートが接触している限り電気が存在することを確立しました。力は目に見えませんが、容易に感じられるため、それは真実です。 1800年3月20日、科学者はロンドン王立協会会長サー・ジョセフ・バンクスに手紙を書き、マイケル・ファラデーも初めてこの人に宛てた。

英国の研究者は、トッププレート（銅）に水を落とすと、接触領域の特定の点でガスが放出されることをすぐに発見しました。彼らは実験を両側から行いました。適切な回路のワイヤを水の入ったフラスコに入れました。ガスを調べた。このガスは可燃性であり、片側からのみ放出されることが判明しました。反対側のワイヤーはかなり酸化しています。最初の現象は水素であり、2 番目の現象は過剰な酸素によって発生することが確立されています。観察されたプロセスは電流の影響下での水の分解であることが確立されました (1800 年 5 月 2 日)。

ウィリアム・クルックシャンクはすぐに金属塩の溶液でも同様のことができることを示し、ウォラストンは最終的に静電気を利用したボルタ柱の正体を証明した。科学者が言うように、効果は弱いものの、より長い期間。マルティン・ヴァン・マルムとクリスチャン・ハインリヒ・プファフは要素からライデン瓶に突撃した。そして、ハンフリー・デイビー教授は、この場合、純水は電解質として機能できないことを発見しました。逆に、液体が亜鉛を酸化できる量が増えるほど、ボルタ電柱の作用が良くなり、これはファブローニの観察と非常に一致していました。

酸は発電プロセスを加速することで性能を大幅に向上させます。最終的に、デイビーはボルタ電柱の一貫した理論を作成しました。同氏は、金属は最初に特定の電荷を持っており、接点が閉じられると元素の動作が引き起こされると説明しました。電解質が電子供与体の表面を酸化できる場合、劣化した原子の層が徐々に除去され、電気を生成できる新しい層が現れます。

1803 年、リッターは銀と濡れた布の円を交互に並べた柱を組み立て、これが最初の電池の原型となりました。リッターはそれをボルタコラムから充電し、放電プロセスを観察した。この現象の正しい解釈はアレッサンドロ・ボルタによって与えられました。そして1825年になって初めて、オーギュスト・ドゥ・ラ・リーヴは、溶液中の電気の伝達が物質のイオンによって行われることを証明しました。きれいな水、隣接する膜から分離されます。この声明は、ベルゼリウスが、電解質原子が解離可能な 2 つの逆に荷電した極 (イオン) で構成されていると想像する物理モデルを作成するのに役立ちました。その結果、距離を超えた電気の伝達の調和のとれた図が得られました。

ガルバニ電池の図を作成するには、その動作原理と構造の特徴を理解する必要があります。

消費者は電池や充電式電池が最も一般的な電源であるにもかかわらず、それらに注目することはほとんどありません。

化学電流源

ガルバニ電池とは何ですか? その回路は電解質に基づいています。このデバイスには電解質が入った小さな容器が含まれており、電解質はセパレータ材料に吸着されます。さらに、2 つのガルバニ電池の図は、そのようなガルバニ電池の名前は何ですか? 2 つの金属を結合するスキームは、酸化還元反応の存在を前提としています。

最も単純なガルバニ電池

これには、異なる金属で作られた 2 つのプレートまたはロッドが存在し、それらが強電解質の溶液に浸漬されます。このガルバニ電池の動作中、電子の放出に伴う酸化プロセスがアノードで発生します。

陰極では、負の粒子の受け入れを伴う還元。電子は外部回路を通って還元剤から酸化剤に伝達されます。

ガルバニ電池の例

ガルバニ電池の電子回路を作成するには、その標準電極電位の値を知る必要があります。硫酸銅と亜鉛の相互作用中に放出されるエネルギーに基づいて動作する銅亜鉛ガルバニ電池の変形例を分析してみましょう。

このガルバニ電池は、その図を以下に示しますが、ヤコビ・ダニエル素子と呼ばれます。これには、硫酸銅の溶液に浸漬されたもの (銅電極) と、硫酸銅の溶液中に配置された亜鉛板 (亜鉛電極) が含まれます。溶液同士は接触しますが、エレメントでは混合を防ぐために多孔質材料からなる隔壁を採用しています。

動作原理

Zn 1/2 ZnSO4 1/2 CuSO4 1/2 Cu という回路のガルバニ電池はどのように動作するのでしょうか? 動作中に電気回路が閉じられると、金属亜鉛の酸化プロセスが発生します。

塩溶液と接触した表面では、原子の Zn2+ カチオンへの変換が観察されます。このプロセスには「自由」電子の放出が伴い、外部回路に沿って移動します。

亜鉛電極で起こる反応は次のように表すことができます。

金属カチオンの還元は銅電極上で行われます。亜鉛電極からここに入った負の粒子は銅の陽イオンと結合し、金属の形で沈殿します。このプロセスは次のようになります。

上で説明した 2 つの反応を合計すると、亜鉛銅ガルバニ電池の動作を説明する要約式が得られます。

亜鉛電極はアノードとして機能し、銅はカソードとして機能します。最新のガルバニ電池とバッテリーは単一の電解質溶液の使用を必要とするため、その適用範囲が拡大し、操作がより快適かつ便利になります。

ガルバニ電池の種類

最も一般的なのは炭素亜鉛元素です。彼らは、酸化マンガンであるアノードと接触するパッシブカーボン集電体を使用しています (4)。電解液は塩化アンモニウムで、ペースト状で使用されます。

広がらないため、ガルバニ電池自体はドライと呼ばれます。その特徴は、動作中に「回復」する能力であり、動作期間にプラスの効果をもたらします。このようなガルバニ電池は低コストですが、出力が低くなります。温度が低下すると効率が低下し、温度が上昇すると電解質が徐々に乾燥します。

アルカリ電池はアルカリ溶液の使用を必要とするため、非常に多くの応用分野があります。

リチウム電池では、活性金属がアノードとして機能し、耐用年数にプラスの影響を与えます。リチウムは負であるため、このような素子は寸法が小さくても最大定格電圧を持ちます。このようなシステムの欠点の中には、価格が高いことが挙げられます。リチウム電源の開放は爆発的だ。

結論

ガルバニ電池の動作原理は、カソードとアノードで発生する酸化還元プロセスに基づいています。使用する金属や選択した電解液により素子の寿命や定格電圧の値が変わります。現在、かなり長い耐用年数を持つリチウムおよびカドミウムのガルバニ電池が求められています。

ガルバニ電池はどのような電流を生成しますか? ガルバニック要素。 種類とデバイス。 操作と特徴