ДОВІДНИК З ХІМІЇ
ОКИСНЕННЯ І ВІДНОВЛЕННЯ
3.Електрохімія
3.3. Батареї
Внутрішній опір і термін придатності батарей
Батарея є електричним пристроєм і тому як будь-який інший пристрій має електричний опір, так званий внутрішній опір. Якщо до батареї підключити споживач, наприклад, лампу, то на неї подається не повна напруга джерела, а зменшена напруга на контактах (клемах).
U кл = U 0 - U і,
U кл — напруга на контактах, що подається на споживач;
U 0 — напруга джерела (напруга батареї без підключеного споживача);
Ui — падіння напруги через внутрішній опір джерела;
Ri — внутрішній опір батареї;
Ra — опір підключеного споживача.
Під час роботи батареї у розчин переходить все більше цинку, внаслідок чого утворюється нерозчинний цинк гідроксид. Через це внутрішній опір батареї збільшується. Відповідно збільшується й падіння напруги напруга на контактах падає.
Врешті-решт напруга на контактах стає настільки малою, що підключений електричний пристрій не може працювати — батарея розряджена, і її потрібно замінити.
Увага: у «використаній» батареї вольтметр з великим внутрішнім опором покаже повну напругу джерела. Тому, щоб перевірити стан батареї, потрібно вимірювати напругу «під навантаженням», тобто при підключеному споживачеві.
У батареях, які повинні безперервно працювати впродовж тривалого часу, внутрішній опір під час розряджання повинен зменшуватися якомога менше.
Приклад. У наручних годинниках найчастіше використовують так звані дискові гальванічні елементи. Батарея, яка складається з цинку й аргентум(І) оксиду, має напругу джерела 1,5 В.
Негативний полюс складається з цинку, позитивний — з аргентум(І) оксиду, електроліт — калій гідроксид.
Негативний полюс: Zn → Zn2+ + 2 e-.
Позитивний полюс: Ag 2O + 2 е- + Н2O → 2 Ag + 2 ОН-. Срібло, яке утворюється під час окисно-відновної реакції, має дуже хорошу електропровідність. Тому внутрішній опір батареї під час роботи практично не збільшується, а напруга на контактах не зменшується. Якщо весь цинк перетвориться, то напруга різко впаде.