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 = U₀ - U_і,

U_кл — напруга на контактах, що подається на споживач;

U₀ — напруга джерела (напруга батареї без підключеного споживача);

U_i — падіння напруги через внутрішній опір джерела;

R_i — внутрішній опір батареї;

R_a — 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: Ag₂O + 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.