Tontolo bateria - Fizarana 1

Ny loka Nobel momba ny simia 2019 dia nomena ho an'ny fampandrosoana ny famolavolana ny bateria lithium-ion. Tsy toy ny didim-pitsarana hafa nataon'ny Komitin'ny Nobel, tsy mahagaga ity iray ity - ny mifanohitra amin'izany aza. Ny batterie Lithium-ion dia mampatanjaka ny finday avo lenta, ny solosaina finday, ny fitaovana elektrônika azo entina ary na dia ny fiara elektrika aza. Mpahay siansa telo, John Goodenough, Stanley Whittingham ary Akira Yoshino, no nahazo diplaoma, medaly volamena ary SEK 9 tapitrisa hozaraina. 

Azonao atao ny mamaky bebe kokoa momba ny antony nahazoana ny loka tamin'ny laharana teo aloha momba ny tsingerin'ny simika - ary ny lahatsoratra mihitsy dia nifarana tamin'ny fanambarana ny fanolorana amin'ny antsipiriany momba ny olana momba ny sela sy ny bateria. Fotoana tokony hankatoavana ny fampanantenanao izao.

Voalohany, fanazavana fohy momba ny tsy fahatomombanan'ny anarana.

rohy io ihany no circuit mamokatra volt.

bateria ahitana sela mifandray tsara. Ny tanjona dia ny hampitombo ny volt, ny fahafaha-manao (ny angovo azo alaina avy amin'ny rafitra), na izy roa.

bateria cellule na batterie azo averina rehefa lany. Tsy ny chip rehetra no manana an'ireo toetra ireo - maro no azo ariana. Amin'ny kabary andavan'andro, ny teny roa voalohany dia matetika ampiasaina amin'ny fifandimbiasana (izany koa no hitranga amin'ity lahatsoratra ity), saingy tokony ho fantatrao ny fahasamihafana misy eo amin'izy ireo (1).

1. Batterie misy sela.

Ny bateria dia tsy noforonina tato anatin'ny folo taona farany; manana tantara lava kokoa izy ireo. Mety efa nandre momba ilay traikefa ianao Galvaniego i Volts tamin'ny fiandohan'ny taonjato faha-XNUMX sy faha-XNUMX, nanamarika ny fiandohan'ny fampiasana herinaratra elektrika amin'ny fizika sy simia. Na izany aza, ny tantaran'ny bateria dia nanomboka teo aloha kokoa. Efa ela izay…

...efa ela tany Bagdad

Tamin'ny 1936, mpikaroka alemà iray Wilhelm Koenig nahita sambo tanimanga teo akaikin’i Bagdad, nanomboka tamin’ny taonjato faha-3 tal.

Saro-pantarina anefa ny tao anatin’ilay sambo: horonana varahina harafesina, tsora-by ary ny sisa tavela tamin’ny ditin-kazo voajanahary. Very hevitra i Koenig momba ny tanjon'ny artifact mandra-pahatsiarovany ny fitsidihana ny Jewellers Alley any Bagdad. Nampiasa endrika mitovy amin'izany koa ny mpanao asa tanana teo an-toerana, mba handrakofana metaly sarobidy ny vokatra varahina. Tsy naharesy lahatra ny arkeology hafa ny fiheverana fa bateria tranainy izy io, satria tsy misy porofo momba ny herinaratra velona tamin'izany fotoana izany.

Ka (izay no niantsoana ilay zavatra hita) tena zava-misy ve sa angano avy amin'ny alina 1001? Avelao ny fanandramana hanapa-kevitra.

Mila: takela-barahina, fantsika vy ary vinaingitra (mariho fa ireo fitaovana rehetra ireo dia efa fantatra ary be dia be tamin'ny andro fahiny). Soloy ny resin mba hamehezana ny sambo ary soloy amin'ny plasticine ho insulation.

Ataovy ao anaty vilia baolina na tavoara ny andrana, na dia hanome tsiro tena izy aza ny fampiasana vazy tanimanga. Amin'ny fampiasana sandpaper, diovy ny metaly amin'ny fametrahana ary apetaho amin'izy ireo ny tariby.

Ahodino ny takela-barahina ary apetraho ao anaty sambo, ary ampidiro ao anaty horonan-taratasy ny fantsika. Amin'ny fampiasana plastique, amboary ny takelaka sy ny fantsika mba tsy hikasihana (2). Araraka ao anaty vilany ny vinaingitra (vahaolana 5% eo ho eo) ary ampiasao ny multimeter mba handrefesana ny voltase eo amin'ny faran'ny tariby mifandray amin'ny takelaka varahina sy ny fantsika vy. Apetraho ny metatra mba handrefesana ny DC. Inona no andry "plus" ary iza no "minus" amin'ny loharano malefaka?

2. Sketch amin'ny dika maoderina amin'ny bateria iray avy any Bagdad.

Ny metatra dia mampiseho 0,5-0,7 V, midika izany fa miasa ny bateria Bagdad! Mariho fa ny tsato-kazo tsara ny rafitra dia varahina, ary ny ratsy tsato-kazo dia vy (ny metatra dia mampiseho sanda malefaka malefaka afa-tsy amin'ny fomba iray mampifandray ny tariby amin'ny terminal). Azo atao ve ny mahazo herinaratra avy amin'ny kopia namboarina ho an'ny asa mahasoa? Eny, fa manaova modely maromaro kokoa ary ampifandraiso amin'ny andiany izy ireo mba hampitombo ny volt. Ny LED dia mitaky 3 volts eo ho eo - raha mahazo izany betsaka avy amin'ny bateria ianao dia hazava ny LED.

Ny bateria Baghdad dia nosedraina imbetsaka noho ny fahaizany mitondra fitaovana kely. Nanao fanandramana mitovy amin'izany taona maro lasa izay ireo mpanoratra ny fandaharan'asa kolontsaina "MythBusters". Ny Mythbusters (mbola tadidinao ve i Adama sy Jamie?) dia nanatsoaka hevitra koa fa ny rafitra dia mety ho toy ny bateria tranainy.

Koa nanomboka 2 taona mahery lasa izay ve ny fizotry ny olombelona amin'ny herinaratra? Eny ary tsia. Eny, satria na dia izany aza dia azo atao ny namolavola famatsiana herinaratra. Tsia, satria tsy niely patrana ny famoronana - tsy nisy nila izany tamin'izany ary nandritra ny taonjato maro ho avy.

Fifandraisana? Tsotra izany!

Diovy tsara ny fonon'ny takelaka metaly na tariby, alimo, vy, sns. Asio santionany amin'ny metaly roa samy hafa ao anatin'ilay voankazo be ranony (izay hanamora ny fikorianan'ny herinaratra) mba tsy hifampikasokasoka. Ampifandraiso amin'ny faran'ny tariby mipoitra avy amin'ny voankazo ny clamps multimeter ary vakio ny voltase eo anelanelan'izy ireo. Ovaho ny karazana metaly ampiasaina (ary koa ny voankazo) ary andramo foana (3).

3. Voankazo sela (aluminium sy varahina electrodes).

Amin'ny toe-javatra rehetra, ny rohy dia noforonina. Miovaova arakaraka ny metaly sy ny voankazo nalaina ho an'ny fanandramana ny voltase refesina. Ny fampifangaroana ny selan'ny voankazo amin'ny batterie dia ahafahanao mampiasa azy io amin'ny herin'ny fitaovana elektronika kely (amin'ity tranga ity dia ilaina ny kojakoja kely, izay azonao avy amin'ny famolavolanao).

Ampifandraiso amin'ny tariby ny tendron'ireo tariby mipoitra avy amin'ny voankazo ivelany indrindra, ary ireo kosa dia mankany amin'ny faran'ny LED. Rehefa avy nampifandray ny batterie batterie amin'ny "terminal" mifanitsy amin'ny diode ary mihoatra ny fe-potoana iray ny voltase, dia hirehitra ny diode (ny diode miloko samy hafa dia samy hafa ny fanombohana voltages, fa tokony ho 3 volts eo ho eo).

Ny loharanom-pahefana mitovy amin'izany dia ny famantaranandro elektronika - afaka mandeha amin'ny "bateria voankazo" mandritra ny fotoana maharitra (na dia miankina amin'ny modely amin'ny famantaranandro aza).

Ny legioma dia tsy latsa-danja amin'ny voankazo ary ahafahanao manamboatra bateria avy amin'izy ireo. Satria? Makà koba kely ary tavy na tariby varahina sy aliminioma sahaza (azo soloina fantsika vy ireo, fa hahazo voltase ambany kokoa ianao amin'ny rohy iray). Angony ny batterie ary rehefa ampiasainao hanamafisana ny circuit integrated avy amin'ny boaty mozika dia hihira ny amboarampeo kôkômbra!

Nahoana no kôkômbra? Nanamafy i Konstantin Ildefons Galchinsky fa: “Raha tsy mihira na oviana na oviana ny kôkômbra, dia mety tsy hahita izany izy noho ny sitrapon’ny lanitra.” Hita fa mahavita zavatra tsy nofinofin’ny poeta mihitsy ny mpahay simia.

bateria Bivouac

Amin'ny hamehana, azonao atao ny manangana ny bateria anao manokana ary mampiasa izany hanamafisana ny LED. Marina fa ho manjavozavo ny hazavana, fa tsara kokoa noho ny tsy misy hazavana.

Inona no ilainao? Mazava ho azy, ny diode, fa koa ny gilasy lovia, tariby varahina sy ny vy fantsika na visy (metaly dia tsy maintsy manana ambonin`ny madio mba hanamora ny fikorianan`ny herinaratra). Hetezo ny tariby ary aforeto ny tendrony iray amin'ny lohan'ny visy na fantsika. Manaova drafitra vy-varahina maromaro toy izany (tokony ho ampy ny 8-10).

Fenoy tany mando ny lavaka ao anaty lasitra (azonao atao koa ny manampy rano masira, izay hampihena ny fanoherana elektrika). Ampidiro ao anaty lavaka izao ny rafitrao: ny visy na ny fantsika dia tokony hiditra amin'ny lavaka iray, ary ny tariby varahina ao amin'ny iray hafa. Apetraho ireo manaraka mba hisy vy ao anaty lavaka iray miaraka amin'ny varahina (tsy afaka mifandray ny metaly). Mamorona andian-dahatsoratra ny manontolo: vy-varahina-vy-varahina, sns. Alaharo ny singa mba hifamatotra ny lavaka voalohany sy farany (ireo tokana misy metaly tsirairay).

Tonga ny fara tampony.

Ampidiro ny tongotra iray amin'ny diode ao amin'ny recess voalohany amin'ny laharana ary ny iray amin'ny farany. Mamirapiratra ve izany?

Raha eny, arahabaina (4)! Raha tsy izany dia tadiavo ny fahadisoana. Ny diode LED, tsy toy ny jiro mahazatra, dia tsy maintsy manana polarity fifandraisana (fantatrao hoe inona ny metaly ny "plus" ary inona no "minus" ny bateria?). Ampy ny mampiditra ny tongotrao amin'ny lalana mifanohitra amin'ny tany. Ny antony hafa mahatonga ny tsy fahombiazana dia ambany loatra ny voltase (farafahakeliny 3 volts), circuit open na short circuit ao anatiny.

4. "Batterie tany" miasa.

Amin'ny tranga voalohany, hampitombo ny isan'ny singa. Ao amin'ny faharoa, jereo ny fifandraisana misy eo amin'ny metaly (famehezana koa ny tany manodidina azy). Amin'ny tranga fahatelo, ataovy izay hahazoana antoka fa ny faran'ny varahina sy ny vy dia tsy mifandray ambanin'ny tany ary ny tany na ny vahaolana izay mandona azy dia tsy mampifandray ny lavaka mifanila.

Mahaliana ny fanandramana amin'ny "batterie an'ny tany" ary manaporofo fa azo atao saika "avy amin'ny tsy misy" ny herinaratra. Na dia tsy mila mampiasa rafitra naorina aza ianao, dia azonao atao ny mampiaiky ny mpilasy foana amin'ny fahaizanao mitovy amin'ny MacGyver (angamba ny teknisianina tranainy ihany no mahatadidy) na ny fahaiza-manaon'ny Survival Master.

Ahoana no fiasan'ny sela?

Ny metaly (elektroda) aroboka ao anaty vahaolana enti-mitondra (electrolyte) no iampangana azy. Ny habetsahan'ny cation kely dia miditra amin'ny vahaolana, ary ny elektrôna dia mijanona ao amin'ny metaly. Firy ny ion ao amin'ny vahaolana ary ny isan'ny elektrôna be loatra ao anaty metaly dia miankina amin'ny karazana metaly, vahaolana, mari-pana ary zavatra maro hafa. Raha metaly roa samy hafa no aroboka ao anaty elektrôlôty iray, dia hisy voltase hipoitra eo anelanelan'izy ireo noho ny isan'ny elektronika. Rehefa mampifandray electrodes amin'ny tariby, ny elektronika avy amin'ny metaly be dia be amin'izy ireo (negative electrode, izany hoe, anode ny sela) dia hanomboka hikoriana ao amin'ny metaly amin'ny isa kely kokoa (positive electrode, cathode). Mazava ho azy fa rehefa miasa ny sela dia tsy maintsy tazonina ny fifandanjana: ny kation metaly avy amin'ny anode dia miditra amin'ny vahaolana, ary ny elektrôna aterina amin'ny cathode dia mihetsika amin'ny ion manodidina. Ny faritra manontolo dia mihidy amin'ny alalan'ny electrolyte izay miantoka ny famindrana ion. Ny angovo elektrôna mikoriana amin'ny conducteur dia azo ampiasaina amin'ny asa mahasoa.