ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ

3. Электрохимия

3.3. Батареи

Внутреннее сопротивление и срок годности батарей

Батарея является электрическим устройством и поэтому как любое другое устройство имеет электрический сопротивление, так называемый внутреннее сопротивление. Если к батарее подключить потребитель, например, лампу, то на нее подается полное напряжение источника, а уменьшенная напряжение на контактах (клеммах).

U_кл = U₀ - U_и,

U_кл - напряжение на контактах, что подается на потребитель;

U₀ - напряжение источника (напряжение батареи без подключенного потребителя);

U_i - падение напряжения через внутреннее сопротивление источника;

R_i - внутреннее сопротивление батареи;

R_a - сопротивление подключенного потребителя.

Под время работы батареи в раствор переходит все больше цинка, вследствие чего образуется нерастворимый цинк гидроксид. Через это внутреннее сопротивление батареи увеличивается. Соответственно увеличивается и падение напряжения напряжение на контактах падает.

В конце концов напряжение на контактах становится настолько малой, что подключен электрический устройство не может работать - батарея разряжена, и ее нужно заменить.

Внимание: в «использованной» батареи вольтметр с большим внутренним сопротивлением покажет полную напряжение источника. Поэтому, чтобы проверить состояние батареи, нужно измерять напряжение «под нагрузкой», т.е. при подключенном потребителю.

В батареях, которые должны непрерывно работать на протяжении длительного времени, внутренний сопротивление во время разрядки должен уменьшаться как можно меньше.

Пример. В наручных часах чаще всего используют так называемые дисковые гальванические элементы. Батарея, которая состоит из цинка и аргентум(И) оксида, имеет напряжение источника 1,5 В.

Отрицательный полюс состоит из цинка, положительный - с аргентум(И) оксида, электролит - калий гидроксид.

Отрицательный полюс: Zn → Zn²⁺ + 2 e^-.

Положительный полюс: Ag₂O + 2 е^- + Н₂O → 2 Ag + 2 ОН^-. Серебро, которое образуется во время окислительно-восстановительной реакции, имеет очень хорошую электропроводность. Поэтому внутреннее сопротивление батареи во время работы практически не увеличивается, а напряжение на контактах не уменьшается. Если весь цинк превратится, то напряжение резко упадет.