Италийн эрдэмтэн Луижи Галванигийн нэрэмжит электролит дахь хоёр металл ба/эсвэл тэдгээрийн ислийн харилцан үйлчлэлд суурилсан цахилгаан гүйдлийн химийн эх үүсвэр нь гальван элемент юм.

Хожим нь эрдэмтэн зэс-цайрын эсээс батерейг угсарч, хожим нь Волтайн багана гэж нэрлэв (зураг харна уу). Энэ нь хэдэн арван цайр, зэс дугуйлангаас бүрдэж, хосоор нь нугалж, хүчилд дэвтээсэн даавуугаар тусгаарлагдсан байв. Энэ шинэ бүтээлийг дараа нь бусад эрдэмтэд судалгаандаа ашигласан. Жишээлбэл, 1802 онд Оросын академич В.В.Петров 2500 вольтын хүчдэл гаргаж, метал хайлуулах чадвартай хүчтэй цахилгаан нум үүсгэхэд ашигласан 2100 ширхэгтэй аварга батарейг бүтээжээ.

Бусад загварын гальваник элементүүд байдаг. Цайр ба зэсийн сульфатын уусмал (Якоби-Даниел эс) хоорондын химийн урвалын энергийг ашиглан ажилладаг өөр нэг зэс-цайрын гальваник эсийг авч үзье. Энэ элемент нь зэсийн сульфатын уусмалд дүрсэн зэс хавтан ба цайрын сульфатын уусмалд дүрсэн цайрын хавтангаас бүрдэнэ (зураг харна уу). Хоёр уусмал хоёулаа бие биентэйгээ харьцдаг боловч холилдохоос сэргийлж тэдгээрийг сүвэрхэг материалаар хийсэн мембран хуваалтаар тусгаарладаг.

Өөр нэг төрлийн гальваник эсүүд нь "хуурай" манган-цайрын Лекланш эсүүд юм (зураг харна уу). Шингэн электролитийн оронд ийм эс нь аммиак, цардуулын гель шиг зуурмагийг ашигладаг. Чийгийг аль болох бага ууршуулахын тулд ийм элементийн дээд хэсгийг хий гадагшлуулах жижиг нүхтэй лав эсвэл давирхайгаар дүүргэдэг. Ихэвчлэн Leclanche элементүүдийг цилиндр аяганд хийдэг бөгөөд энэ нь нэгэн зэрэг сөрөг электрод болон савны үүрэг гүйцэтгэдэг.
Бүх химийн гүйдлийн эх үүсвэрүүд (гальван эсүүд ба тэдгээрээс хийсэн батерейнууд) үндсэн (нэг удаагийн) ба хоёрдогч (дахин ашиглах боломжтой эсвэл буцах боломжтой) гэсэн хоёр бүлэгт хуваагддаг. Анхдагч гүйдлийн эх үүсвэрүүдэд (ердийн хэлээр - батерей) химийн процессууд эргэлт буцалтгүй явагддаг тул тэдгээрийн цэнэгийг сэргээх боломжгүй юм. Хоёрдогч химийн гүйдлийн эх үүсвэрүүд нь батерейг багтаасан бөгөөд тэдгээрийн цэнэгийг сэргээх боломжтой. Өргөн хэрэглэгддэг батерейны хувьд цэнэглэх цэнэгийн мөчлөгийг 1000 орчим удаа давтаж болно.

Батерей нь өөр өөр хүчдэл, багтаамжтай байдаг. Жишээлбэл, уламжлалт шүлтлэг батерейны нэрлэсэн хүчдэл нь ойролцоогоор 1.5 В, илүү орчин үеийн лити батерейнууд нь 3 В орчим нэрлэсэн хүчдэлтэй байдаг. Цахилгааны хүчин чадал нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: зай дахь эсийн тоо, цэнэгийн түвшин, орчны температур, таслах гүйдэл (энэ үед төхөөрөмж боломжтой цэнэгтэй байсан ч ажиллахгүй). Жишээлбэл, камерт ажиллахаа больсон батерей нь цаг эсвэл алсын удирдлагад үргэлжлүүлэн ажилладаг.
Батерей дахь цахилгааны хэмжээг (цэнэг) ампер-цагаар хэмждэг. Жишээлбэл, батерейны цэнэг 1 ампер-цаг бол түүний ажиллаж байгаа цахилгаан төхөөрөмж нь 200 мА гүйдэл шаарддаг бол батерейны ашиглалтын хугацааг дараах байдлаар тооцоолно: 1 Ah / 0.2 A = 5 цаг.
Технологийн дэвшил нь батерейгаар ажилладаг бяцхан төхөөрөмжүүдийн төрөл зүйлийг нэмэгдүүлсэн. Тэдний олонх нь нэлээд авсаархан байсан ч илүү хүчирхэг батерей шаарддаг. Литиум батерейнууд нь энэ хэрэгцээний хариулт юм: урт хадгалах хугацаа, өндөр найдвартай байдал, өргөн температурын хязгаарт маш сайн гүйцэтгэл. Өнөөдөр хамгийн дэвшилтэт нь лити-ион эрчим хүчний эх үүсвэрүүд юм. Энэ технологийн боломж хараахан бүрэн илрээгүй байгаа ч ойрын хэтийн төлөв нь тэдэнтэй холбоотой байна.

Технологийн хувьд онцгой үнэ цэнэтэй зүйл бол 1899 онд Шведийн эрдэмтэн В.Юнгнерийн зохион бүтээсэн никель-кадми батерей юм. Гэхдээ 20-р зууны дунд үед л инженерүүд ийм битүүмжилсэн батерейны бараг орчин үеийн загварыг гаргаж ирэв. Цэнэглэдэг батерейг авсаархан, бие даасан байдлаас шалтгаалан машин, галт тэрэг, компьютер, утас, камер, видео камер, тооны машин гэх мэт ажилд ашигладаг.
Зайны гол шинж чанар нь хүчин чадал, хамгийн их гүйдэл юм. Ампер-цагийн зайны багтаамж нь хамгийн их гүйдлийн үржвэр ба цэнэгийн үргэлжлэх хугацаатай тэнцүү байна. Жишээлбэл, батерей нь 10 цагийн турш 80 мА гүйдэл үүсгэж чадвал хүчин чадал нь: 80 мА · 10 цаг = 800 мАч (эсвэл олон улсын нэр томъёогоор 800 мА, зургийг үзнэ үү).

Кузнецова Алла Викторовна (Самара)

ГАЛВАНИЙН ЭСРЭГ, анхдагч элементүүд, цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр нь тэдгээрт багтсан бодисын химийн энергийн улмаас төхөөрөмжөөс шууд олж авсан, электролитийн диссоциаци хийх чадвартай. Химийн хувиргалттай холбоогүй цахилгаан энергийн гальваник үйлдвэрлэх боломжтой тохиолдлууд (баяжуулалтын хэлхээ) байдаг; Тиймээс гальваник хэлхээний тухай илүү өргөн ойлголт нь цэвэр физик шинж чанартай бүлэг үзэгдлүүдийг хамардаг боловч тэдгээрийг тусгай төхөөрөмж хэлбэрээр цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаггүй.

Аливаа гальваник эсийн дотоод бүтцэд дараахь хэсгүүд орно: 1) практикт хэрэглэгддэг гальван эсүүд (усан цахилгаан эсүүд) -д химийн нэгдлүүдийн усан уусмалыг төлөөлдөг хоёрдугаар зэргийн дамжуулагч (электролит) -ээс бүрдэх ионжуулсан орчин; 2) нэгдүгээр зэрэглэлийн дамжуулагч (металл, металл дамжуулалт бүхий исэл гэх мэт) -ээр хийгдсэн электродууд, электролиттэй харьцаж, гадаад хэлхээнд хүргэдэг. Дээрх бүрэлдэхүүн хэсгүүд d. гальваник хэлхээнд зөв хийгдсэн, жишээлбэл, M 1 ба M 2 металлууд ба тэдгээрийн давсны M 1 X 1 ба M 2 X 2 уусмалаас үүссэн тэмдэг нь дараах байдалтай байна.

сумнууд нь дотоод ба гадаад хэлхээний гүйдлийн чиглэлийг зааж өгөх бөгөөд хэлхээний өөр өөр хэсгүүдийн контактын цэгүүдэд үүсэх EMF нь нэг электродоос нөгөөд чиглэгдэх ёстой.

Зураг дээр. 1-р зурагт зөв хийгдсэн хэлхээг харуулав: үүссэн EMF нь нэг электродоос нөгөө рүү чиглэсэн; Зураг дээр. 2 - буруу баригдсан хэлхээ: богино холболттой хоёр хэлхээ, тэдгээрийн EMF нь электродын дагуу чиглэсэн бөгөөд үр дүнд нь тэг байна. Хаалттай гальваник хэлхээний одоогийн урсгалын диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.

Сөрөг цэнэгтэй ионууд (анионууд) ялгардаг электродын хувьд электрохимийн шинжлэх ухаанд анодын нэрийг тогтоосон; катионуудын эерэг ионуудын ялгаралт үүсдэгтэй ижил) - катод. Тиймээс гальваник элементийн дотоод хэлхээнд анод нь сөрөг электрод, катод нь эерэг байна. Гаднаас гүйдэл дамжуулах үед гүйдлийн урвуу чиглэл буюу эерэг электрод дээр анион ялгарах нь түүнийг анод, катионуудын ялгаралт нь сөрөг электродыг катод болгоно. Химийн үүднээс авч үзвэл анод дахь процесс нь исэлдэлтийн урвалтай ижил, харин катод дахь урвуу процесс нь багасгах урвалтай ижил байна.

I. Галваник эсийн онол. Цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэрийн хувьд гальваник элементийг судалдаг: 1) цахилгаан шинж чанараас нь, 2) гүйдэл дамжихтай холбоотой химийн хувиралаас, 3) идэвхтэй бодисын физик төлөв, физик-химийн шинж чанараас.

Галваник эсийн ерөнхий шинж чанар. Аливаа гальваник элементийн шинж чанарын хэмжигдэхүүнүүд нь: E - EMF; V = f(I, R, t) - хаалттай элементийн хүчдэл I гүйдэл, гадаад эсэргүүцэл R ба цэнэгийн хугацаа t; r - электродын хэмжээ ба электролитийн эсэргүүцэлээс хамаарч дотоод эсэргүүцэл; заримдаа r = f(t, t"), өөрөөр хэлбэл r нь гадагшлуулах хугацаа t эсвэл хадгалах хугацааны t функц юм"; Туйлшралын emf Ep = f(I, t) заримдаа ерөнхий нэрээр r-тэй хослуулагддаг - дотоод алдагдал, заримдаа Ep нь E-ийн % -ээр илэрхийлэгддэг. Эдгээр хэмжигдэхүүнтэй холбоотой тэгшитгэлүүд дараах байдалтай байна.

Туйлшралын EMF-ийг одоогийн хүч чадалтай пропорциональ гэж үзвэл Ep = k∙I, бодит байдалд ойрхон, k + r = c гэж авбал гальваник эсийн гадаад шинж чанарын илэрхийлэлийг олж авна.

Энд c" = c∙V ба гүйдлийн хүч:

n элементийг зайнд цуваа холбосон тохиолдолд:

n элементийг зэрэгцээ холбох үед:

Батерейны бусад бүлэг элементүүдийг одоогоор бараг ашигладаггүй. Цахилгаан хөдөлгөх хүч:

хүч

R = s үед хамгийн их хүч

Графикийн хувьд E = 1 V ба c = 1 Ом бүхий гальван элементийн гадаад шинж чанарыг Зураг дээр үзүүлэв. 4; Хамгийн их ашиг тустай чадал нь өгөгдсөн гүйдэл ба хэлхээний хүчдэл = эх үүсвэр emf-ийн боломжийн ердөө 25% байдаг тул гальван эсүүд нь үндсэндээ маш бага цэнэгийн цэнэгтэй ажиллахаар бүтээгдсэн нь ойлгомжтой.

Одоогийн хүчин чадал; үед би = Const,

R = Const-тэй,

энд t 0 нь цэнэгийн хугацаа нь цагаар.

Эрчим хүчний хүчин чадал:

үед би = Const,

R = Const-тэй,

Термодинамикийн онолууд. Термодинамикийн үүднээс гальваник эсэд явагдаж буй химийн процессыг изотермийн хувьд буцаах боломжтой гэж үздэг бөгөөд тэдгээрт чөлөөт энергийн тэгшитгэлийг хэрэглэснээр химийн урвалын дулааны нөлөөг галваникийн цахилгаан хөдөлгөгч хүчтэй холбосон илэрхийлэлийг олж авдаг. эсүүд. Гельмгольцын тэгшитгэл:

Энд E нь V дахь гальваник эсийн emf; Q - кали дахь дулааны нөлөө; n - химийн урвалд орж буй ионуудын валентын тоо, дулааны нөлөө нь Q; F - Фарадей = 96540 C = 26.8 Ah; 0.239 - хөрвүүлэх коэффициент J-ийг кал; T нь химийн процессын үнэмлэхүй температур; dE / dT - emf-ийн температурын коэффициент; гальван эсийн хувьд ихэвчлэн 1°-д 1 мВ-аас бага байдаг (Хүснэгт 1-ийг үз).

Өгөгдсөн гальваник эсийн хувьд EMF-ийн температурын коэффициент нь урвалд орж буй бодисын концентраци ба T ° -аас хамааран түүний утга, тэмдэгийг өөрчилж болно. Өгөгдсөн хүснэгт Өөр өөр температурт гальваник эсийн emf-ийн утгыг өгдөг 2-р зураг нь emf-ийн температурын коэффициентийн харгалзах утгыг тооцоолох, түүний хэлбэлзлийг шалгах боломжийг олгодог.

Бусад хэд хэдэн нөхцлүүдийг харгалзан хамгийн бага температурын коэффициент бүхий гальваник элементүүдийг EMF стандарт болгон ашигладаг. dE/dT-ийн утга тэгтэй ойролцоо буюу тэнцүү бол гальваник эсийн EMF-ийг тооцоолоход илүү энгийн томъёог (Томсоны дүрэм) хэрэглэнэ.

Дээрх томъёог ашиглахын тулд dE/dT-ийг туршилтаар тодорхойлох, гальваник эсийн химийн урвалын нийт дулааны үр нөлөөг нарийн тооцоолох шаардлагатай бөгөөд энэ нь хэцүү бөгөөд үргэлж боломжгүй байдаг. Энэ хүндрэлийг термодинамикийн 3-р хуулийн тусламжтайгаар арилгадаг бөгөөд энэ нь зөвхөн дулааны өгөгдлөөр гальваник эсийн EMF-ийг тооцоолох боломжийг олгодог.

Галваник эсийн осмосын онол. Нернстийн гальваник эсийн осмосын онол дээр үндэслэсэн электрод-электролит хосын контактын потенциаль ε-ийг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

энд n ба T нь дээр дурдсан утгыг агуулна; R/F – электролитийн хийн тогтмол, тоон утга нь 0.864х10 –4, хэрэв ε-ийг V-ээр илэрхийлсэн бол; P - электродын материалын уусалтын уян хатан чанар; p = kC нь уусмал дахь ионы даралт, C нь ионы концентрацийг грамм ион/л-ээр илэрхийлнэ. Нернст томьёо нь анод ба катод дахь үзэгдлийг тусад нь судлах боломжийг олгодог. Электролит дэх ионы концентрацаас хамааран түүний илэрхийлэлийг ашиглах нь илүү тохиромжтой.

Энд ε 0 нь ион бүрийн тогтмол утгын шинж чанар бөгөөд үүнийг литр тутамд 1 грамм ион агуулсан электролиттэй харьцуулахад харгалзах электродын электролитийн потенциал гэж нэрлэдэг (ε 0-ийг лавлагааны хүснэгтэд электродтой харгалзах тэмдгээр 18°-д өгсөн болно) хэвийн потенциалын), (0.058∙ log C)/n нь Mà M+ катион үүсэх тохиолдолд (+) тэмдгээр, тохиолдолд (-) тэмдгээр авсан концентрацийн өөрчлөлтийг засах нэр томъёо юм. анион үүсэхээс Xà X – . Галваник хэлхээний EMF-ийг бие даасан электродын потенциалын зөрүүгээр олж авна.

ε-ийг шууд хэмжихэд туслах электродуудыг нөхцөлт тэг болгон ашигладаг, ихэвчлэн хэвийн: устөрөгч ε n эсвэл каломел ε c, тэгшитгэлээр холбогддог.

Туршилтын электродын туслах электродын үнэмлэхүй потенциалыг (нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн утга биш) тэгшитгэлээр тодорхойлно.

эсвэл графикаар - зургийг үз. 5 ба хүснэгт. 3.

Зураг дээр. 5 C нь каломель электродтой харьцуулахад потенциалыг, H - устөрөгчийн электродтой харьцуулахад, рН - устөрөгчийн ионы концентраци, N - хэвийн уусмалыг заана.

Хаалттай хэлхээний үзэгдэл (галваник эсийн туйлшрал). Гүйдэл өнгөрөх үед электродуудын потенциал ба тэдгээрийн хамт EMF нь эсэргүүцэл өөрчлөгдсөний улмаас электрод дээрх гүйдлийн нягтрал, гальваник эсийн цэнэгийн хугацаа зэргээс шалтгаалан нээлттэй хэлхээнд анхны утгуудаа өөрчилдөг. электролит ба хэсэгчлэн электродууд болон идэвхтэй бодисын найрлага, концентраци нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдсөнтэй холбоотой. Цэнэглэх явцад гальваник эсийн дотоод алдагдлыг нэмэгдүүлэх замаар илэрхийлэгддэг эдгээр шалтгаануудын нийлмэл нөлөөг гальваник эсийн туйлшрал гэж нэрлэдэг. Туйлшралын шинж чанар, зэрэг нь (энэ ерөнхий утгаараа) гальваник эсийн хамгийн чухал техникийн шинж чанарыг тодорхойлдог. Дараах төрлийн гальваник туйлшралыг ялгадаг (Хүснэгт 4):

Деполяризаци. Галваник эсүүдэд хэрэглэхэд деполяризаци гэдэг нь ач холбогдол багатай тул анодын эсрэг ямар ч арга хэмжээ авдаггүй тул зөвхөн катодын деполяризацийг хэлдэг. Тиймээс, деполяризаторын нэр нь нэмэлт материал биш, харин катод дээр ажилладаг гол бодис гэсэн үг бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг бүрэн зөв биш юм. Техникийн болон эдийн засгийн шалтгааны улмаас анод гэж нэрлэгддэг хатуу металлыг ашигладаг гальваник эсүүд хамгийн их практик ач холбогдолтой болсон. уусдаг электрод, катодын хувьд - сүвэрхэг, уусдаггүй, ихэвчлэн хүчилтөрөгчийн электрод.

Нээлттэй хэлхээний үзэгдэл(галваник эсийг өөрөө гадагшлуулах). Гальваник эсүүд дэх хажуугийн процессууд нь гадаад хэлхээний нээлттэй үед явагддаг хоёрдогч урвалтай холбоотой байдаг. Эдгээр нь гальваник эсийг хадгалахад маш чухал бөгөөд эсийг өөрөө гадагшлуулахад хүргэдэг. Өөрийгөө цэнэглэх дотоод шалтгааныг (мэдээжийн хэрэг, богино холболт, хайхрамжгүй үйлдвэрлэл гэх мэт) хүснэгтэд бүлэглэв. 5.

Металл хосуудын үйл ажиллагааны зэрэг (A, a бүлэг) нь хэлхээний EMF-ээр тийм ч их тодорхойлогддоггүй.

Дараах хэлхээний хичнээн emf байна:

Энэ нь тухайн материалын гадаргуу дээр устөрөгчийг гаргахад шаардагдах нэмэлт хүчдэл (хэт хүчдэл) -ээр тодорхойлогддог. Гөлгөр гадаргуутай хамгийн чухал материалын хувьд эдгээр нэмэлт хүчдэлийн утгыг 6-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Жишээлбэл, энэ нь цайрын гальваник эсэд хар тугалга байх нь хор хөнөөлгүй болохыг тайлбарладаг.

II. Галваник эсийн үндсэн төрлүүд. хүснэгтээс харагдаж байна. 7.

Энэхүү хураангуй нь анодын тухай асуудлыг Вольтагийн анхны гальваник үүрэнд техникийн хувьд хангалттай шийдвэрлэсэн болохыг нотолж байна. Өнөөдрийг хүртэл цайр нь маш ховор тохиолдлыг эс тооцвол анодын хувьд зайлшгүй шаардлагатай материал юм. Галваник эсийн бүх түүх нь ерөнхийдөө катод, ялангуяа хүчилтөрөгчийн электрод, зарим талаараа электролитийн найрлага, боловсруулалт зэрэг хамгийн тохиромжтой материалыг хайхтай холбоотой юм.

Өөр өөр шинж чанарын дагуу үйлдвэрлэж болно. Нэг шингэнтэй, хоёр шингэнтэй элементүүдэд хуваагдах нь одоо хуучирсан. Элементийн шинжлэх ухааны түүхээр батлагдсан чухал ач холбогдолтой зүйл бол катодын материалын химийн найрлага, анхны физик төлөв юм (Хүснэгт 8).

Гальваник эсийн янз бүрийн бүлгийн ердийн төлөөлөгчдийн зургийг хүснэгтэд үзүүлэв. I, үндсэн химийн процессууд ба холбогдох цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг зааж өгсөн болно.

A) Шингэн катодын материал бүхий гальван эсүүд(деполяризатор). "a" бүлгийн гальван эсүүд - ихэнх тохиолдолд ус нэвчдэг хуваалттай эсвэл нэвчдэггүй хоёр шингэнтэй элементүүд нь ch-тэй байдаг. арр. түүхэн сонирхол ба эрдэм шинжилгээний ач холбогдол (сонгодог Даниелийн гальваник хэлхээ). Диафрагмгүй Майдингерийн элементүүд нь телеграфын практикт илүү мэдэгдэхүйц хэрэглээг олж авдаг. Хожим нь энэ бүлгийн гальваник эсүүд нь диафрагм бүхий Шустерийн элементүүд юм.

болон таславчны нүхэнд хагас нэвчдэг мембрантай Л.Даримонт.

б) Хатуу катодын материалтай гальван эсүүд. "b" бүлгийн гальваник элементүүд нь одоогоор хамгийн их практик ач холбогдолтой юм. "А" ангиллын дагуу тэдгээр нь хүснэгтэд заасан зүйлээс гадна орно. Эмнэлгийн зориулалтаар ашигладаг мөнгөн хлорид бүхий I элементийг ердийн элементийн хүчдэлийн стандарт гэж нэрлэдэг - Кларк:

Zn+Hg 2SO 4 =ZnSO 4 + 2Hg , 15°-д EMF 1.433 В,

болон Уэстон:

Cd + Hg 2 SO 4 = CdSO 4 + 2 Hg , EMF 1.0184 V 20 °;

"В" ангиллын дагуу гальваник эсийн энэ бүлэгт төвийг сахисан электролит бүхий алдартай Лекланчетийн элементүүдийг гүйцэтгэх олон хэлбэрээс гадна шүлтлэг электролит бүхий хэд хэдэн төрлийн эсүүд (Лаланд, Эдисон, Ведекинд болон бусад) орно. , дараах схемийн дагуу ажиллана.

химийн урвал:

Эдгээр орчин үеийн Америкийн загваруудын нэгийг Зураг дээр үзүүлэв. 6 (зүүн талын зураг нь ашиглагдаагүй гальваник элемент, баруун талын зураг цэнэггүй болсон); битийн графикийг Зураг дээр үзүүлэв. 7.

Эдгээр элементүүдийг төмөр зам болон бусад дохиололд ашигладаг бөгөөд 100-600 Ah хүчин чадалтай хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг.

Бага хүчдэлийн улмаас тэдгээр нь ажиллахад үнэтэй байдаг; Эдгээр элементүүд нь температурын хэлбэлзэлд мэдрэмтгий байдаг. Дараах схемийн дагуу ажилладаг хүчил электролит бүхий энэ бүлгийн элементүүдийг бас мэддэг.

химийн урвал:

Гар чийдэнгийн энэ төрлийн элементийн хэлбэрийг Зураг дээр үзүүлэв. 8.

V) Хийн катодын материалтай гальван эсүүд. "В" бүлгийн гальваник элементүүд нь сүүлийн жилүүдэд үйлдвэрлэлийн ач холбогдолтой болж эхэлсэн (одоог хүртэл ихэвчлэн Францад); Эдгээрийг агаарын деполяризаци, эс тэгвээс агаарын хүчилтөрөгчөөр деполяризаци бүхий элементүүд гэж нэрлэдэг. Фери элемент нь илүү өргөн хүрээтэй хүлээн зөвшөөрөгдсөн анхны хүмүүсийн нэг байв. Фери хийн электродтой ажиллахдаа гальван эсүүд дэх цайрын хэрэглээг ихээхэн хэмнэх асуудлыг шийдэх арга замыг хангаад зогсохгүй хүчилтөрөгчийг хийнээс ионы төлөвт шилжүүлэхтэй холбоотой бэрхшээлээс амжилттай зайлсхийж, нэгэн зэрэг деполяризацийн механизмыг туршилтаар гэрэлтүүлэх. Энэ элементийн төхөөрөмжийн мөн чанар (зураг 9) нь дараах байдалтай байна: савны ёроолд хэвтээ цайрын хавтан байна; Түүний ойролцоо электролитийн (аммонийн хлоридын уусмал) дээгүүр цухуйсан, өндөр сүвэрхэг, цахилгаан дамжуулах чадвартай, тусгайлан үйлдвэрлэсэн босоо нүүрстөрөгчийн электрод байдаг.

Фери элементийн физик-химийн процесс. Онолын тэгшитгэл

бүрэн нарийвчлалтай биш. Үнэн хэрэгтээ энэ үйл явц нь хоёр үе шатанд хуваагддаг. Эхний үе шатанд:

ZnCl 2 нь ердийн Leclanche эсийн нэгэн адил үүсдэг боловч дараа нь ажил урагшлах тусам электролит нь гурван давхаргад хуваагддаг: ялангуяа хүнд ZnCl 2 (сул хүчиллэг орчин) доод хэсэгт үлдэж, цайрыг бүрхэж (Зураг 10) хамгаалдаг. энэ нь жигд бус зэврэлтээс; Нүүрсэн дээр үүссэн NH 4 OH-ийн тусгай хөнгөн уусмал нь дээд тал руу (сул шүлтлэг орчин) хөвж, дунд хэсэгт нь гаднах давхаргууд хоорондоо ойртож, NH 4-ийн нийт агууламжийн хувьд хэрэглээгүй NH 4 Cl-ийн голчлон саармаг уусмал хэвээр үлдэнэ. Уусмал дахь Cl буурч, үйл явцын хоёр дахь үе шат эхэлнэ.

үүнээс гадна NH 4 Cl хэсэгчлэн нөхөн төлжиж, гаднах давхаргын уулзварын хил дээр цайрын оксидын тунадас үүсдэг; Нүүрстөрөгчийн электродын цайр руу харсан доод хэсэг нь үргэлж цэвэрхэн байх бөгөөд хамгийн чухал нь ZnCl 2 уусмалд дүрнэ.

Хос шингэний эсрэг чиглэсэн EMF (Зураг 11)

ойролцоогоор 0.25 В-тэй тэнцүү, нүүрстөрөгчийн электродоор богино холболттой тул үндсэн EMF-ийг бууруулдаггүй.

Доод хэсэгт нүүрстөрөгч (хийн) электрод нь шингэсэн устөрөгчөөр, дээд хэсэгт хүчилтөрөгчөөр ханасан байна. Энэхүү электродын деполяризацийн түвшинг богино холболттой хосын үйл ажиллагаагаар тодорхойлно.

EMF ~ 0.5-1.0 В-тэй.

Энэ нь Ч-ээс хамаарах элементийн үйл ажиллагааны тогтвортой байдлыг тайлбарлаж байна. арр. нүүрстөрөгчийн электродын чанарт .

Гальван эсийг хий, хатуу, шингэн катодын материалтай харьцуулах. Лекланш элементтэй Фери элементийн ялгарлын харьцуулсан графикийг Зураг дээр үзүүлэв. 12.

Катодын материалын өөр өөр физик төлөвтэй элементүүдийн материалын харьцуулсан хэрэглээг хүснэгтэд үзүүлэв. 9 маш сул гүйдэлтэй эсвэл илүү хүчтэй гүйдэлтэй завсарлагатай цэнэгийн хувьд.

Фери нэг Ah үйлдвэрлэх дараах харьцуулсан зардлыг өгдөг.

Фери элементүүдээс гадна Ле Карбоноор агаарын деполяризацитай, Ней, Найберг, Юнгнер нар шүлтлэг электролиттэй элементүүдийг одоогоор мэддэг. Зураг дээр. Зураг 13-д 5 Ом-ын тогтмол эсэргүүцэлтэй AD 220 төрлийн Le Carbone-ийн гальваник эсийн цэнэгийн графикийг үзүүлэв.

Галваник эсүүд нойтон ба хуурайтэдгээрийн электролитийн төлөвөөр ялгагдана: шингэн усан уусмал хэлбэрээр эсвэл ямар нэгэн өтгөрүүлэгч (цардуул) бүхий вазелин шиг наалдамхай масс болгон хувиргадаг, эсвэл эцэст нь суурин, цутгадаггүй хэлбэрээр. нэг нь сүвэрхэг идэвхгүй дүүргэгч массыг шингэн электролитээр (модны үртэс, гипс, элс, картон) шингээдэг.

Хуурай электролит бүхий Лекланш төрлийн гальван эсүүд нь хамгийн практик хэрэглээ, үйлдвэрлэлийн ач холбогдлыг удаан хугацаанд хүлээн авсан. Үүнтэй холбогдуулан сүүлийн үед түүн дээр болж буй физик-химийн процессыг тодруулахын тулд маш их ажил хийгдэж байна. Энэ элементийн гальван хэлхээний диаграм:

MnO 2-оос Mn 2 O 3 хүртэл исэлдэлтгүй болох нь тогтоогдсон. Фери элементээс ялгаатай нь (электродуудын босоо байрлал, электролит дахь ZnCl 2) бага хөдөлгөөнтэй электролитийг ялгах нь энд бага хэмжээгээр тохиолддог. Химийн урвалын гурван үе шат байдаг:

Нэмж дурдахад, NH 4 OH ба ZnCl 2-ийн тодорхой нөхцөлд харилцан үйлчлэлцэх нь дараахь тэгшитгэлийн дагуу цайрын оксихлорид үүсэхэд дагалддаг.

MnO 2-ийн бодит хэрэглээ заримдаа 1, 2, 3-р тэгшитгэлд шаардагдах хэмжээнээс бага байдаг бөгөөд энэ нь урвалд агаар мандлын хүчилтөрөгчийн оролцоотойгоор тайлбарлагддаг, учир нь сүүлийнх нь хүртээмжтэй байдаг, эсвэл бусад, сайн ойлгогдоогүй шингээлт байж болно. катод дахь үзэгдлүүд. Электродуудын туйлшрал нь голчлон OH- ба бага хэмжээгээр Zn++ ионуудын концентраци нэмэгдсэнтэй холбоотой юм (Хүснэгт 10).

Механик туйлшрал нь ZnCl 2 ∙2NH 3 ордуудаар мөн явагддаг (Хүснэгт 4-ийг үзнэ үү); Zn(OH) 2 ба Zn(OH)Cl. Сүүлийн хоёр нь ялангуяа хортой бөгөөд сүвэрхэг катод (агломерат) доторх электролитийн хандалтыг хаадаг. Фери элементийг эс тооцвол нойтон элементүүдтэй харьцуулахад хуурай элементүүдийг өөрөө гадагшлуулах нь мэдэгдэхүйц бага боловч үйлдвэрлэлийн арга, чанараас ихээхэн хамаардаг.

Хуурай гальваник эсийн ангилал. Хэдэн жилийн турш нөөцтэй байх шаардлагатай бол, мөн бусад тодорхой нөхцөлд (жишээлбэл, халуун орны орнуудад) удаан хугацаагаар хадгалахын тулд цэнэглэгдээгүй эсвэл бүрэн цэнэглэгдээгүй гальван эсийг ашиглахыг илүүд үздэг. ашиглахын өмнө ажлын нөхцөлд . Гэхдээ ийм элементүүдийн ашиглалтын хугацаа нь ердийн хуурай гальваник эсийнхээс богино гэдгийг санах нь зүйтэй.

Хуурай гальван элементийн дизайны олон янз байдлыг харгалзан тэдгээрийн ангиллыг дизайны онцлогийн дагуу (Хүснэгт 11) хэмжээ, хадгалах нөхцлийг хэрхэн хангаж байгааг товч харуулав; Үүнээс гадна, хүснэгтэд. II-д тэдгээрийн заримыг хэрэгжүүлэх үлгэр жишээ хэлбэрийг харуулав.

III. Галваник эсийн хэрэглээ. Галваник эсээс гарах цахилгаан эрчим хүчний зардал. Электрод болгон ашиглаж болох материалын онолын зарцуулалт, эдгээр материалын 1 Вт цаг тутамд зардлын харьцаа (1914-1918 оны дайны өмнөх) (Хүснэгт 12) нь сүүлийн үеийн сонголт нь өндөр өртөгөөр (ялангуяа Cd) хязгаарлагдмал байгааг харуулж байна. , Ag, Ni , Pb), эсвэл техникийн хүндрэлүүд, жишээлбэл, Al, H 2).

Нэмж дурдахад, хамгийн хэмнэлттэй ажилладаг Feri элементээс 1 ашигтай Wh-ийн өртөг нь зөвхөн материалын хэрэглээг харгалзан үзвэл 80 орчим копейкийн үнэтэй гэж үзвэл эдийн засгийн болон техникийн аль алиных нь хувьд гальваник элементүүд нь тодорхой болно. ерөнхийдөө эрчим хүчний хэрэглээ багатай, ялангуяа цэнэгийн цэнэг багатай хүлээн авагчийг зөвхөн хэрэглээний тохиолдолд ашигладаг. Нэмж дурдахад, ихэнх тохиолдолд гальваник эсийг ашиглах нь тэдний үр ашгаас биш, харин орлуулшгүй, олон тооны практик тав тухтай байдлаас хамаардаг. Сүүлийнх нь Лекланш төрлийн элементүүд, ялангуяа хуурай элементүүдийн давамгайлсан тархалтыг тайлбарладаг.

Цахилгааны хувьд гальван эсийн хэрэглээг хүснэгтэд заасан горимд нэгтгэж болно. 13.

Хэрэв бид янз бүрийн төрлийн элементүүдийн техникийн өгөгдлийг, жишээлбэл, Fery төрлийн элементүүдийг Leclanchet төрлийн хуурай элементүүдтэй харьцуулж үзвэл 50 орчим Вт / л-ийн тодорхой хэрэглээг тодорхой ачаалалтай үед авах боломжтой болох нь харагдаж байна. Leclanchet төрлийн элементүүд 0.1-0.25 А/л, Фери төрлийн элементүүдэд зөвхөн 0.02-0.05 А/л. Энэ нь үр ашгийн хувьд давуу талтай хэдий ч Fery төрлийн гальваник эсийн харьцангуй бага амжилтыг тайлбарлаж байна. Илүү бүрэн харьцуулсан үнэлгээ хийхийн тулд цэнэгийн хүчдэлийн зөвшөөрөгдөх хүрээ болон бусад олон нөхцлийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Өнөөдрийг хүртэл Leclanche системийг хамгийн амжилттай систем гэж үзэх ёстой бөгөөд энэ нь практикт тохиолддог хүлээн авагчийн янз бүрийн ажиллагааны горимд бусдаас илүү хялбар дасан зохицсон бөгөөд энэ нь түүний өргөн тархалтыг тайлбарлаж байна.

Галваник эсийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл. "1, b" бүлгийн гальваник эсүүд (Хүснэгт 13), өөрөөр хэлбэл вазелин шиг электролитээр хатсан нь үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал ач холбогдолтой юм. Эдгээр гальваник эсийн үйлдвэрлэлийн цар хүрээг Хүснэгтээс харж болно. 14.

Одоогийн байдлаар олон улс орон гальваник эсийн үйлдвэрлэлийг хэвийн болгосон. ХБНГУ-д 8 төрлийн хуурай эс, 2 төрлийн нойтон, 1 төрлийн халаасны батерейг стандартчилсан. Америкт 2 төрлийн хуурай эс, 5 төрлийн халаасны батерей, 2 төрлийн анодын радио батерей байдаг. Тогтмол электролит бүхий цайр-нүүрстөрөгч-манганы хэт исэл гальваник эсийн бүх холбооны стандартын төсөлд (Хүснэгт 15) хуурай ба усаар дүүргэсэн 7 төрлийн гальван элементийг тусгасан.

Радио батерейг (анод ба утас), ялангуяа эхнийх нь үйлдвэрлэхэд хамгийн өндөр шаардлага тавьдаг, жишээлбэл, элементүүдийн нэгэн төрлийн байдлыг харгалзан үздэг. Одоогийн байдлаар тэдний дизайныг зөвхөн энд төдийгүй гадаадад бүрэн тогтоогдсон гэж үзэх боломжгүй байна, гэхдээ саяхан, ялангуяа Америкт тэдгээрийг үйлдвэрлэх техник нь маш төгс төгөлдөр болсон.

Зураг дээр. 14-т анодын батерейны үечилсэн цэнэгийн графикийг харуулсан ба RIG. 15-р зурагт радио батерейны нэг элементийн дүр төрхийг харуулав.

Хуурай элементүүдийг үйлдвэрлэх үндсэн материалууд. Манганы хэт исэл эсвэл давхар исэл нь бага дамжуулалттай тул ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн дамжуулагч савааг тойрсон сүвэрхэг (40% хүртэл) биетүүд гэж нэрлэгддэг бөөгнөрөл хэлбэрээр бал чулууны нунтагтай нягт холилдоход ашиглагддаг (Хүснэгт II-ийг үз). . Материалын өртгийн үлдэгдэл нь голчлон (хувийн хувьд) бүрдэнэ.

Гальваник эсүүд дэх идэвхтэй материалыг хамгийн их ашиглахад тавигдах үйлдвэрлэлийн шаардлагыг хоёр талаас нь авч үзэх хэрэгтэй: а) эдгээр материалын аяндаа хэрэглээнд тэсвэртэй байдал, б) ашиглалтын явцад тэдгээрийн үйл ажиллагааны талаас. Эхний шаардлага нь үндсэндээ анод, хоёр дахь нь катодод хамаарна. Цайрын хувьд түүний гадаргуу ба талст бүтэц, өөрөөр хэлбэл энэ цувисан материалын боловсруулалтаас хамаарах шинж чанар нь химийн найрлагаас багагүй (хэрэв илүү биш) үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоосон. Дараахь бодисыг манганы давхар исэл болгон ашигладаг: a) манганы хүдэр (пиролюзит), б) хиймэл (химийн аргаар олж авсан) манганы хэт исэл, в) хоёулангийнх нь холимог, жишээлбэл, эхний жингийн 2 хэсэг, жингийн 1 хэсэг. хоёрдугаарт. Эхнийх нь илүү их эсэргүүцэл ба цахилгаан дамжуулалтаар, хоёр дахь нь илүү их үйл ажиллагаагаараа ялгагдана. Пиролюзитын минераллогийн гарал үүсэл, полимержих зэрэг нь бас чухал ач холбогдолтой юм. ЗСБНХУ-д Chiatura пиролизитыг бараг л ашигладаг. Агломерат дахь MnO 2-ийн хэрэглээ нь: а) ашигласан бал чулууны шинж чанар, б) хоёр найрлагын нунтаглалтын зэрэг (мөхлөгийн хэмжээ 0.05 мм орчим), в) цахилгаан дамжуулах чанар, г) найрлагаас ихээхэн хамаардаг. хольц ба түүний бэлтгэл (даралт), эцэст нь e) MnO 2 ба бал чулууг шингээх чадвар. Дунджаар 0.7 В хүртэл тасралтгүй урсах үед хуурай эсэд пиролизитын хэрэглээ 20-30% -иас ихгүй (Mn 2 O 3 хүртэл исэлдүүлэх), хиймэл манганы хэт исэл (MnO 2) 60-70% байна. Орчин үеийн элементүүдийн харьцаа (MnO 2 / бал чулуу) 2-4 байна.

Хуурай гальваник эсийн электролит. Хуурай гальваник эсийн чанар, ялангуяа хадгалах чадвар нь электролитийн химийн найрлагаас гадна физик шинж чанар, дүүргэх арга зэргээс ихээхэн хамаардаг. Уусмал дахь гөлгөр металл цайрын зэврэлтээс хамаарал. Төрөл бүрийн концентрацийн аммиакийг Зураг дээр үзүүлэв. 16-аас харахад 20% цэвэр NH 4 Cl уусмалаар хамгийн бага зэврэлт үүсдэг (бие даасан хольцын нөлөөг Дракер авч үздэг).

Онолын дагуу хуурай эсийн электролит дэх хамгийн их концентраци NH 4 Cl байх нь зүйтэй юм. Цайрын уусалтыг бууруулах нэг ашигтай нэмэлт бол цайрын хлорид юм (Нернстийн тэгшитгэлийг үзнэ үү) -ийг Зураг 1-ээс харж болно. 17, янз бүрийн концентрацийн ZnCl 2 уусмалын 100 см 3 тутамд 25 г NH 4 Cl агуулсан уусмалын хувьд.

Энэ графикаас харахад цайрын нэгдлийн нөлөө нь зөвхөн ZnCl 2 байхгүй тохиолдолд зэврэлтэнд ихээхэн нөлөөлдөг, мөн ZnCl 2-ийн агууламж 25% -иас дээш (хувийн жин 1.24) ихсэх нь зэврэлтэнд хамаагүй бага нөлөөлдөг нь тодорхой харагдаж байна. онолын дагуу , Zn(OH) 2 хурдан үүсэхэд тааламжгүй байдаг. ZnCl 2-ийн оновчтой концентраци нь ZnCl 2 ∙2NH 4 Cl-ийн цогцолбортой тохирч байгаа нь сонирхолтой юм. Электролитийн бусад шинж чанаруудын дунд түүний зуурамтгай чанар нь чухал юм. Drucker-ийн хэлснээр 5% -ийн NH 4 Cl уусмал нь цайр дээр 10% -ийн зуурмагаас бага нөлөө үзүүлдэг. Электролитийг желатинжуулах хоёр арга байдаг: 1) эсийг шингэн электролитээр дүүргээд дараа нь зуурмаг үүсэх хүртэл халаана (ердийн арга) 2) желатинжуулалтыг цайрын хлорид ашиглан ердийн температурт гүйцэтгэдэг. Өтгөрүүлэгчийн хувьд цардуулын жингийн хоёр хэсэг, гурилын нэг хэсэгтэй холилдсон хольцыг ихэвчлэн хэрэглэдэг. Хуурай элементүүдэд хамгийн тохиромжтой нь наалдамхай шаргал масс бөгөөд энэ нь хамгийн богино желатинжих хугацаатай найрлагатай үед олж авдаг. Уусмалын желатинжих хурдад ZnCl 2-ийн концентрацийн нөлөөллийг Зураг дээр харж болно. 18.

Үүссэн харьцаа нь тасалгааны температурт нийлснээр шаардлагатай олон шинж чанарыг өгдөг бөгөөд үүнээс гадна урьдчилан тооцоолсон хугацаанд хоёр тусдаа өтгөрүүлдэггүй найрлагыг (Хүснэгт 16) ашиглах боломжтой болгодог.

ZnCl 2-ийн энэхүү үнэ цэнэтэй чанар нь дээр дурьдсан зүйлсээс гадна түүний гигроскоп, хадгалалтын шинж чанарыг харгалзан үзэхэд эсийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн шинэ гальваник эсэд материалыг оруулахад ойлгомжгүй мэт санагдаж байгааг тайлбарлаж байна. , мөн хүчин чадал, хадгалах хугацааны хувьд эдгээр давуу талууд нь үйлдвэрт хийсэн хуурай элементүүдээс өмнө задгай болон бусад хэлбэрээр ZnCl 2 ашиглахгүйгээр эзэмшдэг. NH 4 Cl агуулаагүй электролит, тухайлбал манганы хлорид нэмсэн магнийн хлорид хэрэглэснээр NH 3-тай давхар нэгдлүүд үүсэхээс сэргийлж байна. Бөөгнөрөлийг электролитээр дүүргэх, эсийг дүүргэх аргыг агаар мандлын хүчилтөрөгчийн нөлөөллөөс Zn-ийг хамгаалахтай холбоотой гэж үзэх нь зүйтэй. Фери төрлийн эсийн доод хэсэгт байрлах цайрын хэвийн үйл ажиллагаанд зайлшгүй шаардлагатай, хуурай гальваник эсэд агуулагдах агаарын хүчилтөрөгч нь эсрэгээрээ цайрыг, ялангуяа концентраци хостой хослуулан хүчтэй устгах нөлөөтэй байдаг (Зураг 19). босоо байрлалтай үед электродын дагуу үйлчилдэг.

Галваник элемент үйлдвэрлэх технологийн арга. Галваник эсийн үйлдвэрийн үйлдвэрлэл нь дараахь үндсэн үйл ажиллагаанд хуваагдана: а) цайрын шон үйлдвэрлэх, б) катод (бөгломерат) бэлтгэх, в) электролит бэлтгэх, г) эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг угсрах. Эхний үйл ажиллагаа нь ердийн механик аргуудаас бүрдэнэ: цайрын хуудсыг огтлох, хэв маягийг гулзайлгах, гагнах; Цайрын шонгийн тамга, цахилгаан гагнуурыг мөн ашигладаг. Бал чулуу, пиролизитээс бөөгнөрөл бэлтгэх нь тодорхой үр тариа хүртэл шигшиж, тодорхой хувь хэмжээгээр холих нь шаардлагатай хэмжээтэй шахмал түлшийг шахахаас бүрдэнэ. Шахах хоёр аргыг мэддэг: 1) нүүрс дээр шууд шахах, 2) хэвний саваа дээр шахаж, дараа нь салгаж, дараа нь үүссэн суваг руу нүүрс оруулах. Эхний аргын давуу тал нь синтер-нүүрсний контактын эсэргүүцлийг багасгах явдал юм; хоёр дахь нь дарах үед өндөр даралтыг ашиглах боломж юм. Сүүлийн үед автомат шахалт өргөн тархсан. Нүүрс дээр байрлуулсан дарагдсан бөөгнөрөлийг даавуу эсвэл цаасан бүрхүүлд хийж, ихэвчлэн нимгэн утсаар спираль хэлбэрээр чангалж, илүү их механик хүчийг өгч, массыг хагарахаас хамгаалдаг. Энэ аргыг синтер уях гэж нэрлэдэг бөгөөд ихэвчлэн гараар хийдэг. Америкт илүү дэвшилтэт техникийг ашигладаг - бөөгнөрөлийг уяхад хүндрэлгүйгээр картон бүрээстэй, бөөгнөрөл ба цайрын хоорондох зайг бүхэлд нь дүүргэх картон бүрээс нь нэгэн зэрэг тусгаарлагч болж, дүүргэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. электролит. Жижиг дээжийг бэхлэх ийм механикжуулалтын боломжит аргуудын нэгийг Зураг дээр үзүүлэв. 20-р зүйлд заасны дагуу таглаатай бөөгнөрөлийг хүйтэн эсвэл халсан матрицын нүхээр бага зэрэг үрэлтээр шахаж, зохих ёсоор байрлуулсан цоолтуурын ёроолыг битүүмжилнэ.

Хагас автомат машиныг хавчаар дээр тавихад ашигладаг - гуулин таг. Тэдгээрийн аль нэгнийх нь төхөөрөмжийг Зураг дээр үзүүлэв. 21.

Техникийн өгөгдөл: жин 96 кг, эрчим хүчний хэрэглээ 1/2 л. с., бүтээмж 1500 ширхэг. цагтай адилаар их хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд b. эсвэл гальван элементийг угсрах бусад аргуудыг механикжуулсан.

Галваник эсийн туршилт. Цахилгаан шинж чанарыг хоёр аргаар шалгана: 1) тогтмол гүйдэл I = Const ба 2) тогтмол эсэргүүцэл R = Const. Энгийн байдлаас шалтгаалан хоёр дахь арга нь илүү түгээмэл байдаг. Туршилтыг дараахь төрлүүдэд хуваана: 1) Гадны шинж чанар буюу дотоод эсэргүүцлийн туршилт; V = f(I) шугаман хамаарлыг олж авахын тулд V заалтыг тогтвортой төлөвийн утгаар авах шаардлагатай. 2) I = Const эсвэл R = Const үед V = f(t) тасралтгүй цэнэгээр хүчин чадлын туршилт. 3) Хадгалах чадварыг шалгах; найдвартай арга хараахан боловсруулагдаагүй; EMF-ийн өөрчлөлт эсвэл гальваник эсийг хадгалах тодорхой хугацааны доторх алдагдлын өсөлтөөр шууд бусаар, үнэн зөв дүгнэхээс хол байна. 4) Нөхцөлд хамгийн их гаралтыг турших b. эсвэл гальваник эсийн бодит нөхцөлтэй ойролцоо м (Америкийн стандартын дагуу үе үе ялгарах). ЗХУ-д Ч. арр. эхний хоёр төрлийн туршилт; Одоогийн байдлаар гурав дахь төрлийг ашиглах оролдлого гарч байна; Галваник эсийн хамгийн түгээмэл ялгадас нь 10 Ом эсэргүүцэл юм.

MnO 2-тай гальван эсийн хувьд R = Const үед V = f(t) функцийн хэлбэрийг тэгшитгэлээр маш нягт илэрхийлдэг болох нь тогтоогдсон.

Энд V H. анхны хүчдэл, b нь тогтмол элемент, t цаг хугацаа. Энэ хамаарал нь V дундаж хүчдэлийг аналитик аргаар тодорхойлох боломжийг олгодог. ямар ч эцсийн хүчдэл хүртэл V K . тэгшитгэлээс.

улмаар гальваник эсийн харгалзах хүчин чадал

энд t 0 нь цэнэгийн хугацаа нь цагаар. Тэгшитгэлийн эхнийх нь V K хүртэл хамаарна. = 500 цаг хүртэл цэнэгийн горимд 0.7V ба түүнээс доош.

Илүү урт горимуудын хувьд (ихэвчлэн практикт ашигладаггүй) муруй нь анхны парабол хэлбэрээс хазайх (бүх гальваник эсийн хувьд биш) боломжтой (Зураг 22, 23-т - ижил хэмжээтэй ба түүнээс доош гальваник эсийн хувьд авсан муруй). ижил нөхцөл).

Эдгээр тохиолдолд тэгшитгэлийг хэрэглэнэ

өндөр эцсийн хүчдэлээр хязгаарлагддаг. ОХУ-ын бүтээгдэхүүний гальваник эсийн хүчин чадлын өөрчлөлтийн шинж чанарыг янз бүрийн горимд R = Const нь "цацах хугацаа-хүчин чадал" диаграммд (Зураг 24) хэд хэдэн хэмжээтэй элементийн хувьд үзүүлэв.

Диаграммаас харахад янз бүрийн хэмжээтэй гальваник эсийн ижил горимд тохирох цэгүүд нь тэгшитгэлээс дараах байдлаар координатын эх үүсвэрээс (эсэргүүцлийн туяа) зурсан шулуун шугамууд дээр байрладаг нь тодорхой байна.

оноос хойш, маш бага хэлбэлзэлтэй V H., V cp. = Const, улмаар I дундаж утга. Эсэргүүцлийн цацрагийн координатын тэнхлэгт налууг тодорхойлдог , мөн = Const, өөрөөр хэлбэл дундаж цэнэгийн гүйдлийг гальваник элементүүдийн хэмжээ, хэлбэрээс хамааралгүй гэж үзэх боломжтой бөгөөд зөвхөн цахилгаан дамжуулах чанараар тодорхойлогддог. гадаад хэлхээ (цэнэглэх эсэргүүцэл). Олж авсан энгийн хамаарал нь цэнэгийн гүйдлийн графикаас эхлээд диаграммыг бүтээсэн эцсийн хүчдэл хүртэлх багтаамжийг хялбархан тодорхойлох боломжийг олгодог. Гальваник эсийн хүчин чадлыг цэнэгийн горимоор өөрчлөх тухайд саяхан гарч ирсэн хэд хэдэн томъёо нь практикт хангалттай нарийвчлалтайгаар шаардлагатай тооцооллыг хийх боломжийг олгодог. Эдгээр томъёог ашиглахдаа зөвхөн эмпирик шинж чанартай гэдгийг мартаж болохгүй, тиймээс хатуу хэлэхэд зөвхөн эдгээр томъёог гаргаж авсан бүтээгдэхүүн, нөхцөлд л хамаарна. I = Const-ийн цэнэгийн хувьд Peukert-ийн томъёог хуурай эсүүдэд хэрэглэнэ (Цахилгаан батерейг үзнэ үү):

энд t 0 нь цэнэгийн хугацаа нь цагаар; Оросын бүтээгдэхүүний хувьд n-ийн үзүүлэлтийн утга V хүртэл K. = 0.7 V нь 1.3-тай тэнцүү байна. Америкийн бүтээгдэхүүний хувьд Peukert томъёоны хүчинтэй байдлыг мөн тогтоосон бөгөөд хуурай элементийн нэг төрлийн хувьд V K. = 0.75 V хүртэл утгыг n = 2; тогтмол k нь элементийн хэмжээнээс хамаарна. R = Const дахь цэнэгийн хувьд томъёо нь дараах хэлбэртэй байна.

Энд n нь VK-ийн 1.5-тай тэнцүү байна. = 0.75 В Америкийн бүтээгдэхүүн, 1.3-аас V K. = 0.70 В оросын бүтээгдэхүүн. Ерөнхийдөө n ба k тогтмолуудын хувьд хоёулаа V K-ээс хамаардаг гэдгийг санах нь зүйтэй. мөн түүнчлэн, k нь деполяризаторын массын хэмжээ, түүний ашиглалтын зэргээр, n нь элементийн хэлбэр, голчлон деполяризаторын идэвхтэй давхаргын зузаанаар тодорхойлогддог.

Хуурай элементүүдийн цэнэгийн хүчдэлийн температур ба цэнэгийн эсэргүүцлээс хамаарах хамаарлыг Зураг дээр харж болно. 25, энэ нь –22° нь гадагшлуулах чухал температур болохыг харуулж байна b. эсвэл их хэмжээний гүйдэл m.

Галваник элементийг турших төхөөрөмж нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ: 1) эсэргүүцлийн багц ба вольтметрийн унтраалга бүхий цэнэгийн самбар (Зураг 26);

2) Америкийн стандартын дагуу завсарлагатай туршилт хийх суурилуулалт, үүнд А цагийн механизмаар удирддаг C реле, туршилтын E хэлхээг хаах, нээх (Зураг 27);

3) өдөрт 2 цагийн турш галладаг батерейг үе үе цэнэглэх туршилт хийх суурилуулалт (Зураг 28).

Төрөл бүрийн гальваник элементүүдийг цахилгаан инженерчлэлд удаан хугацаагаар ашиглаж ирсэн. Цахилгаан гүйдэл гэх мэт үзэгдлийн талаархи шинжлэх ухааны судалгааны эхлэл нь тэд байсан гэж бид хэлж чадна. Цахилгаан гүйдлийн мөн чанарыг ойлгохын тулд юуны түрүүнд гальваник элемент гэж юу болохыг ойлгох шаардлагатай.

Онцлог шинж чанарууд

Гальваник эс бүр нь гүйдлийн химийн эх үүсвэр юм. Энд цахилгаан энерги үүсэх нь исэлдэлтийн урвалын үр дүнд үүсдэг. Энэ нь химийн энергийг цахилгаан гүйдэл болгон шууд хувиргахад хүргэдэг.

Стандарт гальван элемент нь өөр өөр электродуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь исэлдүүлэгч бодис, нөгөө нь бууруулагч бодис агуулдаг. Урвалын явцад хоёулаа электролиттэй харьцдаг. Хүчинтэй хугацааны дагуу элементүүд нь нэг удаагийн, дахин ашиглах боломжтой эсвэл тасралтгүй байж болно. Хамгийн өргөн тархсан нь орчин үеийн олон төхөөрөмжид ашиглагддаг энгийн цахилгаан юм.

Үйл ажиллагааны зарчим

Элемент нь физик шинж чанараараа ялгаатай хоёр металл электродоос бүрдэнэ. Дүрмээр бол тэдгээрийг наалдамхай эсвэл шингэн орчин болох электролитэд байрлуулна. Электродуудыг гадаад цахилгаан хэлхээг ашиглан холбоход химийн урвал эхэлдэг. Энэ үед электронуудын нэг электродоос нөгөөд шилжих хөдөлгөөн эхэлдэг бөгөөд үүнээс болж цахилгаан энерги гарч ирдэг.

Эсийн сөрөг туйл нь электроноо алддаг электродоос бүрддэг бөгөөд материал нь лити эсвэл цайр юм. Урвалын үед энэ нь бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний дагуу нөгөө электрод нь исэлдүүлэгч бөгөөд эерэг туйлын үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний материал нь магнийн исэл эсвэл металлын давсыг бага ашигладаг.

Электродууд байрладаг электролит нь өөрөө хэвийн нөхцөлд цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадваргүй бодис юм. Цахилгаан хэлхээ хаагдах үед бодис нь ион болон задарч эхэлдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан дамжуулах чанарыг бий болгодог. Электролитийн материал нь ихэвчлэн ууссан эсвэл хайлсан хүчил, түүнчлэн кали, натрийн давс юм.

Галваник эсийн бүх бүтцийг металл саванд хийнэ. Электродууд нь исэлдүүлэгч бодис болон бууруулагч бодисыг шүрших металл тор хэлбэрээр хийгдсэн байдаг. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам исэлдүүлэгч болон ангижруулагч материалын нийлүүлэлт аажмаар буурч байгаа тул цахилгаан химийн урвал сул болдог.

Галваник эс ба батерей

Галваник элемент буюу гальваник хос нь хоёр металл хавтангаас бүрдэх төхөөрөмж (нэг нь кокс хавтангаар солигдох боломжтой), нэг эсвэл хоёр өөр шингэнд дүрж, гальваник гүйдлийн эх үүсвэр болдог. Мэдэгдэж байгаа байдлаар бие биетэйгээ холбогдсон тодорхой тооны вольт элементүүд нь гальваник батерейг бүрдүүлдэг. Бүтцийн хувьд хамгийн энгийн элемент нь шавар эсвэл шилэн шилэнд дүрсэн хоёр ялтсаас бүрдэх бөгөөд энэ нь хавтангийн төрөлд тохирсон шингэнийг цутгадаг; ялтсууд нь шингэнд металл холбоогүй байх ёстой. D. элементүүдийг нэрлэдэг анхан шатныхэрэв тэдгээр нь гүйдлийн бие даасан эх сурвалж бол, ба хоёрдогчхэрэв тэдгээрийг цэнэглэдэг цахилгааны эх үүсвэрт удаан хугацаагаар өртсөний дараа л үр дүнтэй бол. Волтайк элементүүдийн гарал үүслийг авч үзэхдээ дараагийн гальваник батерейны өвөг болох вольт багана эсвэл Voltaic аяганы батерейгаас эхлэх ёстой.

Хүчдэлийн багана.Үүнийг бүтээхийн тулд Вольта суурь дээр нь нугалж эсвэл бүр гагнасан хос металл дугуйлан, ус эсвэл идэмхий калийн уусмалаар чийгшүүлсэн картон эсвэл даавуун дугуйлан авчээ. Эхлээд мөнгө, зэс аяга, дараа нь ихэвчлэн цайр, зэс хэрэглэдэг байсан. Чөтгөрт үзүүлсэн шиг тэднээс багана хийсэн. 1, тухайлбал: эхлээд зэс хавтанг байрлуулж, дээр нь цайрын хавтанг байрлуулж (эсвэл эсрэгээр), чийгшүүлсэн картон тойрог байрлуулсан; Энэ нь зэс, цайр, картон дугуйнаас бүрдсэн хоёр дахь нь давхардсан нэг хосыг бүрдүүлж, эхний хосын адил дарааллаар бие биен дээрээ наасан байна.

Дараагийн хосуудыг ижил дарааллаар үргэлжлүүлэн хэрэглэснээр та багана үүсгэж болно; чөтгөрт үзүүлсэн багана. Зүүн талд байгаа 1 нь 11 вольтын хосоос бүрдэнэ. Хэрэв тусгаарлагч, жишээлбэл, шил гэх мэт тусгаарлагчийн хавтан дээр тулгуур суурилуулсан бол түүний дундаас эхлэн баганын хагасыг (бидний зургийн доод хэсэг) цэнэглэнэ. эерэг цахилгаан, нөгөө нь (зураг дээрх дээд тал) - сөрөг. Дунд хэсэгт үл мэдэгдэх цахилгааны эрчим нь хамгийн их байдаг төгсгөлд ойртох тусам нэмэгддэг. Утаснууд нь хамгийн доод ба хамгийн өндөр хавтангаар гагнагдсан; утаснуудын чөлөөт үзүүрийг холбох нь шонгийн доод төгсгөлөөс утсаар дамжин дээд тал руу эерэг цахилгаан гүйдэл, эсрэг чиглэлд сөрөг цахилгаан хөдөлгөөнийг үүсгэдэг; цахилгаан буюу гальваник гүйдэл үүсдэг (энэ үгийг үзнэ үү). Вольта хоёр ялгаатай металлын хавтанг хос гэж үздэг бөгөөд шингэнийг зөвхөн цахилгаан дамжуулах чадвартай гэж үздэг (Галванизмыг үзнэ үү); гэхдээ хожим тогтоосон үзлийн дагуу хос нь хоёр өөр хавтан ба шингэн давхаргаас бүрдэнэ тэдний хооронд;тиймээс баганын дээд ба доод хавтангуудыг (баруун талын 1-р зураг) арилгаж болно. Ийм багана нь 10 хосоос бүрдэх бөгөөд дараа нь түүний хамгийн доод хавтан нь зэс, дээд хэсэг нь цайр байх бөгөөд цахилгааны хөдөлгөөний чиглэл буюу гальваник гүйдлийн чиглэл нь ижил хэвээр байх болно: доод төгсгөлөөс баганын (одоо цайраас) дээд хэсэгт (зэс хүртэл). Туйлны зэс төгсгөлийг эерэг туйл, цайрын үзүүрийг сөрөг туйл гэж нэрлэдэг. Дараа нь Фарадейгийн нэр томъёонд эерэг туйл гэж нэрлэгддэг анод,сөрөг - катод. Voltaic баганыг хэвтээ тэнхлэгт байрлуулж, дотор нь харпиустай нийлсэн тусгаарлагч давхаргаар хучиж болно. Өнөө үед вольтийн туйлыг угсрах, задлахад асар их хөдөлмөр, цаг хугацаа шаардагддаг тул ашигладаггүй; гэхдээ урьд нь тэд хэдэн зуу, хэдэн мянган хосоос бүрдсэн багана ашигладаг байсан; Профессор В.Петров 1801-2 онд Санкт-Петербургт ашигласан. Заримдаа 4200 хосоос бүрдэх баганатай туршилт хийхдээ (Галванизмыг үзнэ үү) Вольта төхөөрөмжөө өөр хэлбэрээр бүтээсэн бөгөөд энэ нь хожмын батерейны хэлбэр юм. Вольтагийн батерей (корона ди таззе) нь бүлээн ус эсвэл давсны уусмал асгасан тойргийн эргэн тойронд байрлах аяганаас бүрддэг; аяга болгонд нэг нь нөгөөгийнхөө эсрэг талд хоёр өөр металл хавтан байв. Хавтан бүрийг зэргэлдээх аяганы ялгаатай хавтантай утсаар холбосон тул нэг аяганаас нөгөө аяга руу бүхэл бүтэн тойргийн дагуу ялтсууд байнга ээлжлэн солигддог: цайр, зэс, дараа нь дахин цайр, зэс гэх мэт. Тойрог хаагдах газарт. , нэг аяганд цайрын хавтан, нөгөө нь - зэс; Эдгээр гаднах хавтанг холбосон утасны дагуу гүйдэл нь зэс хавтангаас (эерэг туйл) цайрын хавтан (сөрөг туйл) руу урсах болно. Вольта энэ зайг шонтой харьцуулахад тийм ч тохиромжтой биш гэж үзсэн боловч үнэн хэрэгтээ энэ нь батерейны хэлбэр нь өргөн тархсан байв. Үнэн хэрэгтээ удалгүй вольт баганын бүтэц өөрчлөгдсөн (Cruikshank): гонзгой модон хайрцаг нь гагнасан зэс, цайрын хавтангаар хуваагдаж, шингэн цутгадаг жижиг тасалгаанууд нь энгийн вольт баганаас илүү тохиромжтой байв. Модон хөндлөн ханаар тасалгаанд хуваагдсан хайрцаг нь бүр ч илүү байсан; Зэс, цайрын хавтанг хуваалт бүрийн хоёр талд байрлуулж, дээр нь гагнаж, үүнээс гадна цоорхой үлдээжээ. Бүх чихээр дамжин өнгөрөх модон саваа нь бүх ялтсуудыг шингэнээс өргөх эсвэл усанд оруулахад үйлчилдэг байв.

Нэг шингэнтэй элементүүд.Удалгүй батерейнд янз бүрийн аргаар холбогдож болох салангид хосууд эсвэл элементүүдийг хийж эхэлсэн бөгөөд тэдгээрийн ашиг тус нь Ohm-ийн цахилгаан өдөөх (эсвэл цахилгаан хөдөлгөгч) хүчнээс хамаарч гүйдлийн хүчийг тодорхойлох томъёог илэрхийлсний дараа ялангуяа тодорхой болсон. гаднах дамжуулагч ба дотоод элементүүдийн нэгэн адил гүйдэлтэй тулгардаг элементүүд ба эсэргүүцэл дээр (Гальваник гүйдлийг үзнэ үү). Элементүүдийн цахилгаан өдөөх хүч нь метал ба шингэн ба тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс, дотоод эсэргүүцэл нь шингэн болон элементүүдийн хэмжээнээс хамаарна. Эсэргүүцлийг бууруулж, гүйдлийн эрчмийг нэмэгдүүлэхийн тулд өөр өөр ялтсуудын хоорондох шингэний давхаргын зузааныг багасгаж, металлын живсэн гадаргуугийн хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Үүнийг хийж байна Волластон элемент(Волластон - Wulsten-ийн илүү зөв дуудлагын дагуу). Цайрыг гулзайлтын зэс хавтан дотор байрлуулж, ялтсуудыг шүргэхээс сэргийлж мод эсвэл үйсэн хэсгүүдийг оруулдаг; хавтан бүрт утас, ихэвчлэн зэс гагнах; эдгээр утаснуудын төгсгөлүүд нь гаднах дамжуулагчийн дагуу зэсээс цайр, цайраас зэс рүү чиглэсэн гүйдлийг элементийн дотоод хэсгүүдээр дамжуулахыг хүссэн объекттой холбогдох болно. Ерөнхийдөө гүйдэл нь шингэний дотор урсдаг шингэн нь химийн хувьд илүү хүчтэй үйлчилдэг металлаас нөгөөд нь бага хүчтэй нөлөө үзүүлдэг.Энэ үүрэнд цайрын хавтангийн хоёр гадаргуу нь цахилгааны урсгалд үйлчилдэг; Нэг хавтангийн гадаргууг хоёр дахин нэмэгдүүлэх энэ аргыг дараа нь бүх элементүүдийг нэг шингэнээр зохион байгуулахад ашигласан. Волластоны элемент нь гүйдлийн үйл ажиллагааны явцад задардаг шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийг ашигладаг (Гальваник дамжуулалтыг үзнэ үү); задралын үр дүн нь цайрын исэлдэлт, цайрын сульфат үүсэх, усанд уусч, зэс хавтан дээр устөрөгч ялгарах бөгөөд ингэснээр туйлширсан төлөвт ордог (Гальваник туйлшрал ба Галваник дамжуулалтыг үзнэ үү), гүйдлийг бууруулдаг. хүч чадал. Энэхүү туйлширсан төлөвийн хэлбэлзэл нь одоогийн хүч чадлын хэлбэлзэлтэй дагалддаг.

Нэг шингэнтэй олон элементийг бид нэрлэдэг хэвлэл мэдээллийн элементүүд(Smee) ба Грен,эхнийх нь - цайрын хоёр хавтангийн дунд цагаан алт эсвэл цагаан алтжуулсан мөнгө, бүгд шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд дүрэгдсэн. Химийн үйлдэл нь Волластоны элементтэй адил бөгөөд цагаан алт дахь устөрөгчөөр туйлширдаг; гэхдээ гүйдэл бага хувьсах. Цахилгаан өдөөх хүч нь зэс-цайрыг бодвол их байдаг.

Гренетийн элементкоксоос зүссэн хоёр хавтангийн хооронд байрлуулсан цайрын хавтангаас бүрдэнэ; Энэ элементийн шингэнийг өөр өөр жорын дагуу бэлтгэдэг боловч үргэлж дихромапотацийн давс, хүхрийн хүчил, уснаас авдаг. Нэг жорын дагуу 2500 грамм усанд 340 грамм давс, 925 грамм хүхрийн хүчил авах шаардлагатай. Цахилгаан өдөөх хүч нь Волластоны элементээс их байдаг.

Гренет элементийн үйл ажиллагааны явцад өмнөх тохиолдлуудын адил цайрын сульфат үүсдэг; харин устөрөгч нь хромын хүчлийн хүчилтөрөгчтэй нийлж ус үүсгэдэг; шингэнд хром алим үүсдэг; туйлшрал багассан боловч арилдаггүй. Гренет элементийн хувьд Зураг дээр үзүүлсэн шиг өргөтгөсөн доод хэсэг бүхий шилэн савыг ашигладаг. 7 хүснэгт "Гальваник эс ба батерей". Маш их шингэнийг цутгаж, ингэснээр цайрын хавтан З,Энэ нь коксоос богино юм ХАМТ,хавсаргасан саваа татах замаар боломжтой байсан Т,элемент идэвхгүй байх хугацаанд шингэнээс зайлуулна. Хавчаар V, V,холбогдсон - нэг саваа обудтай Т,тиймээс цайрын хамт, нөгөө нь нүүрсний амсартай, дамжуулагчийн утаснуудын төгсгөлд хуваарилагдана. Бичлэгүүд болон тэдгээрийн хүрээ нь хоорондоо металл холбоогүй; гүйдэл нь коксоос цайр хүртэлх чиглэлд гадаад объектоор дамжин холбосон утаснуудын дагуу урсдаг. Нүүрстөрөгч-цайрын элементийг ширээний давсны уусмалаар (Швейцарь, телеграф, дуудлагад) хэрэглэж болох бөгөөд дараа нь 9-12 сарын хугацаанд хүчинтэй байна. хайхрамжгүй.

Лаланде ба Шаперонегийн элемент,Эдисоны сайжруулсан хавтан нь цайрын хавтан ба зэсийн исэлээс дарагдсан өөр нэг хавтангаас бүрдэнэ. Шингэн нь идэмхий калийн уусмал юм. Химийн үйлдэл нь цайрын исэлдэлт бөгөөд дараа нь калитай нэгдэл үүсгэдэг; Цайрын оксидын хүчилтөрөгчөөр исэлдсэн тусгаарлагдсан устөрөгч нь үүссэн усны нэг хэсэг болж, зэс багасдаг. Дотоод эсэргүүцэл бага байна. Өдөөлтийн хүчийг нарийн тодорхойлоогүй боловч Даниелийн элементээс бага байна.

Хоёр шингэнтэй элементүүд.Устөрөгчийн элементийн хатуу биетүүдийн аль нэгэнд устөрөгч ялгарах нь гүйдлийн хүчийг бууруулж, тогтворгүй болгодог (үнэндээ цахилгаан сэтгэл хөдөлгөм) шалтгаан болдог тул устөрөгчийг ялгаруулж буй хавтанг өгөх чадвартай шингэнд байрлуулна. Хүчилтөрөгч нь устөрөгчтэй нэгдэхийн тулд гүйдэл тогтмол байх ёстой. Гренет, Лаландегийн элементүүд хараахан мэдэгдээгүй байхад Беккерел анх удаа (1829) нэрлэсэн зориулалтаар хоёр шингэнтэй зэс-цайрын элементийг бүтээжээ. Дараа нь Даниел(1836) ижил төстэй элементийг зохион бүтээсэн боловч ашиглахад илүү тохиромжтой. Шингэнийг салгахын тулд хоёр сав хэрэгтэй: нэг шилэн эсвэл бүрхүүлтэй шавар сав, цилиндр хэлбэртэй, шавар, бага зэрэг шатаасан, тиймээс сүвэрхэг, шингэнийг цутгаж, нэг металлыг байрлуулсан сав; хоёр савны хоорондох цагираг хэлбэртэй зайд өөр металлын хавтанг дүрэх өөр шингэн цутгаж байна. Даниелийн элементэд цайр нь сул хүхрийн хүчилд, зэс нь зэс (цэнхэр) сульфатын усан уусмалд дүрнэ. Зураг. Хүснэгтийн 1-д Даниелийн 3 элементийг зайнд холбосон;

цайраар гулзайлгасан цилиндрийг гадна талын шилэн аяганд, зэс хавтанг, мөн цилиндр хэлбэртэй эсвэл S үсэг шиг нугалж, дотор нь шавар цилиндрт байрлуулна. Та үүнийг эсрэгээр нь байрлуулж болно, өөрөөр хэлбэл гаднах саванд зэс. Гүйдэл нь гаднах дамжуулагчаар дамжуулан зэсээс цайр руу, эс эсвэл зай дахь шингэнээр дамжин цайраас зэс рүү урсдаг бөгөөд хоёр шингэн нь нэгэн зэрэг задардаг: цайрын сульфат нь хүхрийн хүчил бүхий саванд үүсдэг ба устөрөгч нь зэс хавтан руу ордог. Үүний зэрэгцээ зэсийн сульфат (CuSO 4) нь зэс хавтан дээр хуримтлагддаг зэс (Cu) болон тусдаа байхгүй нэгдэл (SO 4) болж задардаг бөгөөд энэ нь химийн процессоор устөрөгчтэй ус үүсгэдэг. зэс дээр бөмбөлөг хэлбэрээр ялгарах . Хоёр шингэнээр амархан нордог сүвэрхэг шавар нь химийн процессыг нэг металлаас нөгөөд хоёр шингэнээр дамжуулан бөөмсөөс бөөмс рүү дамжуулах боломжийг олгодог. Үргэлжлэх хугацаа нь түүний хүчнээс (мөн энэ нь зарим талаараа гадны эсэргүүцэлээс), түүнчлэн саванд агуулагдах шингэний хэмжээнээс хамаардаг гүйдлийн үйл ажиллагааны дараа бүх зэсийн сульфатын өнгө өөрчлөгддөг. түүний шийдэл; дараа нь зэс дээрх устөрөгчийн бөмбөлгийг салгаж, нэгэн зэрэг энэ металлын туйлшрал эхэлдэг. Энэ элементийг тогтмол гэж нэрлэдэг боловч үүнийг харьцангуйгаар ойлгох ёстой: нэгдүгээрт, ханасан витриолтой ч гэсэн сул туйлшрал байдаг, гэхдээ гол зүйл бол элементийн дотоод эсэргүүцэл эхлээд буурч, дараа нь нэмэгддэг. Энэ хоёр дахь бөгөөд гол шалтгааны улмаас элементийн үйл ажиллагааны эхэн үед гүйдэл аажмаар нэмэгдэж байгааг анзаарч, илүү их ач холбогдолтой байх тусам гүйдлийн хүч нь гадаад эсвэл дотоод эсэргүүцлийн нөлөөгөөр сулрах болно. Хагас цаг, нэг цаг ба түүнээс дээш хугацаа өнгөрсний дараа (цайртай шингэний хэмжээгээр үргэлжлэх хугацаа нь нэмэгддэг) гүйдэл нэмэгдсэнээс илүү удаан суларч, хэдэн цагийн дараа анхны хүчдээ хүрч, аажмаар суларч эхэлдэг. Хэрэв уусаагүй хэлбэрээр энэ давсны нөөцийг зэсийн сульфатын уусмалтай саванд хийвэл энэ нь гүйдэл хэвээр байхаас гадна үүссэн цайрын сульфатын уусмалыг шинэхэн шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлээр солино. Гэсэн хэдий ч хаалттай элементийн хувьд цайртай шингэний түвшин аажмаар буурч, зэсийн хувьд энэ нь нэмэгддэг - энэ нь гүйдлийг сулруулдаг (энэ шалтгааны улмаас эсэргүүцэл ихэссэнээс) бөгөөд үүнээс гадна шингэн нэгээс шилжиж байгааг илтгэдэг. савыг нөгөө рүү шилжүүлэх (ионыг шилжүүлэх, гальваник дамжуулалт, гальваник осмосыг үзнэ үү). Зэсийн сульфат нь цайртай сав руу нэвчиж, үүнээс цайр нь зэсийг цэвэр химийн аргаар ялгаруулж, нэг хэсэг нь цайр, нөгөө хэсэг нь шавар савны хананд тунадас үүсгэдэг. Эдгээр шалтгааны улмаас гүйдэлд ашиггүй цайр, зэсийн сульфатын их хэмжээний хаягдал байдаг. Гэсэн хэдий ч Даниелийн элемент нь хамгийн тогтмол элементүүдийн нэг хэвээр байна. Шаварлаг шил нь хэдийгээр шингэнээр норсон ч гүйдэлд маш сайн эсэргүүцэл үзүүлдэг; шаврын оронд илгэн цаас хэрэглэснээр эсэргүүцлийг бууруулснаар гүйдлийг ихээхэн нэмэгдүүлэх боломжтой (Карре элемент);илгэн цаасыг амьтны бөмбөлөгөөр сольж болно. Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийн оронд цайрын хувьд ширээний эсвэл далайн давсны уусмалыг ашиглаж болно; өдөөх хүч бараг ижил хэвээр байна. Химийн нөлөөг судлаагүй байна.

Майдингер элемент.Байнгын болон тасралтгүй, үүнээс гадна нэлээд тогтмол, гэхдээ сул гүйдлийн хувьд Даниел элементийн өөрчлөлт болох Майдингер элементийг (хүснэгтийн 2-р зураг) ашиглаж болно. Гаднах шил нь дээд талдаа өргөтгөлтэй, цайрын цилиндрийг дотоод уруул дээр байрлуулсан; Шилний ёроолд өөр нэг жижиг хэсгийг байрлуулсан бөгөөд үүнд зэс хуудаснаас өнхрүүлсэн цилиндр байрлуулсан эсвэл дотоод савны ёроолд зэс тойрог байрлуулж, дараа нь зэсийн сульфатын уусмалаар дүүргэнэ. Үүний дараа магнийн сульфатын уусмалыг сайтар асгаж, гадна талын савны бүхэл бүтэн зайг дүүргэж, илүү өндөр жинтэй тул витриолын уусмалыг нүүлгэдэггүй. Гэсэн хэдий ч шингэнийг тараах замаар vitriol нь аажмаар цайр руу хүрч, зэсээ орхидог. Энэхүү уусмалын ханасан байдлыг хадгалахын тулд элемент дотор зэсийн сульфат, усны хэсгүүд бүхий хөмөрсөн шилэн колбыг байрлуулна. Дамжуулагч нь металаас гадагш гардаг; шингэн дэх тэдгээрийн хэсгүүд нь гуттаперча бүрхүүлтэй байдаг. Элемент дэх шавар сав байхгүй байгаа нь түүний хэсгүүдийг өөрчлөхгүйгээр удаан хугацаагаар ашиглах боломжийг олгодог; гэхдээ түүний дотоод эсэргүүцэл өндөр, түүнийг нэг газраас нөгөөд нь маш болгоомжтой шилжүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь гүйдэлд ашиггүй зэсийн сульфат их хэмжээгээр агуулдаг; жижиг элементийн колбонд 1/2 кг орчим витриол хийнэ. Энэ нь цахилгаан утас, цахилгаан дуудлага болон бусад ижил төстэй тохиолдлуудад маш тохиромжтой бөгөөд хэдэн сарын турш зогсож чаддаг. Callot болон Trouvé-Callot элементүүдМайдингерийн элементүүдтэй төстэй боловч сүүлчийнхээс илүү энгийн. КрестенСанкт-Петербургт тэрээр мөн Майдингер элементийн ашигтай өөрчлөлтийг зохион байгуулсан. Томсон элементтаваг эсвэл тавиур хэлбэрээр өөрчлөгдсөн Даниелийнх байдаг; Илгэн цаасаар хийсэн сүвэрхэг хавтгай мембран нь нэг шингэнийг нөгөөгөөс нь тусгаарладаг боловч та мембрангүйгээр хийж болно. Siemens элементТэгээд ХалскеМөн Даниелийн ангилалд багтдаг. Миноттогийн элемент.Шилэн савны ёроолд зэсийн тойрог байрладаг бөгөөд дээр нь зэсийн сульфатын талстууд цутгаж, дээр нь цайрын тойрог байрлуулсан зузаан цахиурлаг элсний давхарга байдаг. Бүх зүйл усаар дүүрсэн. Телеграфын шугам дээр 1 1/2-оос 2 жил үргэлжилнэ. Элсний оронд та амьтны нүүрс нунтаг (Дарсонвал) авч болно. Trouvé элемент.Доод талд нь зэсийн сульфат, дээд талд нь цайрын сульфатаар шингээсэн цаасаар хийсэн дугуй багана бүхий зэс тойрог. Цаасыг чийгшүүлэх бага хэмжээний ус нь элементийг идэвхжүүлдэг. Эсэргүүцэл нь нэлээд өндөр, үйлдэл нь урт бөгөөд тогтмол байдаг.

Grove элемент,цагаан алт-цайры; цагаан алт нь хүчтэй азотын хүчилд, цайр нь сул хүхрийн хүчилд дүрнэ. Гүйдлийн нөлөөгөөр ялгарсан устөрөгч нь азотын хүчил (NHO 2) хүчилтөрөгчөөр исэлддэг бөгөөд энэ нь азотын ангидрид (N 2 O 4) болж хувирдаг бөгөөд ялгарсан улаан улбар шар өнгийн уур нь амьсгалахад хортой бөгөөд бүх зэсийг сүйтгэдэг. аппаратын эд анги, тиймээс хар тугалгааар хийсэн нь дээр. Эдгээр элементүүдийг зөвхөн утааны бүрээстэй лабораторид ашиглах боломжтой бөгөөд энгийн өрөөнд тэдгээрийг зуух эсвэл задгай зууханд байрлуулах ёстой; тэдгээр нь өндөр өдөөх хүч, бага дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг - өндөр гүйдлийн бат бэхийн бүх нөхцөл нь тогтмол байх тусам элементэд агуулагдах шингэний хэмжээ их байх болно. Зураг. Хүснэгтийн 6-т ийм хавтгай хэлбэртэй элементийг харуулав; гадна талд нь баруун талд нь элементийн цагаан алтаар холбогдсон цайрын хавтан байдаг Зхоёр дахь элемент, түүний нугалахад хавтгай шавар сав байна Вцагаан алтны хувьд. Зүүн талд нь цайрын элементэд хавчуулсан, гурав дахь элементэд хамаарах цагаан алтны хуудас байна. Энэ хэлбэрийн элементүүдийн хувьд дотоод эсэргүүцэл нь маш бага боловч бага хэмжээний шингэнээс болж гүйдлийн хүчтэй нөлөө удаан үргэлжлэхгүй. Дээр дурдсан ерөнхий дүрмийн дагуу гүйдэл нь цагаан алтнаас гаднах дамжуулагчаар цайр руу урсдаг.

Бунсен элемент(1843), нүүрс цайр нь өмнөхийг бүрэн орлож, үнэтэй цагаан алтыг кокс хавтангаар сольсон тул түүнээс хямд юм. Шингэнүүд нь Grove элементтэй ижил, цахилгаан өдөөх хүч ба эсэргүүцэл нь ойролцоогоор ижил байна; гүйдлийн чиглэл ижил байна. Үүнтэй төстэй элементийг Зураг дээр үзүүлэв. 3 ширээ; үсгээр тэмдэглэгдсэн нүүрс хавтан ХАМТ,+ тэмдэг бүхий металл хавчаартай; энэ нь элементийн эерэг туйл буюу анод юм. Цайрын цилиндрээс Зхавчаартай (сөрөг туйл, эсвэл катод) батерейны хувьд хоёр дахь элементийн нүүрстөрөгчийн хавтан дээр наасан өөр хавчаар бүхий хавтан байдаг. Гроув анх өөрийн элемент дэх цагаан алтыг нүүрсээр сольсон боловч түүний туршилтууд мартагдсан байв. Дарсонвалын элемент,нүүрстөрөгч-цайры; нүүрсний хувьд 1/20 хүхрийн хүчил агуулсан 2 боть устай, азот ба давсны хүчлийн холимог, тус бүр 1 боть. Фора элемент.- Коксын баарны оронд бал чулуу, шавраар хийсэн савыг ашигладаг; Тэнд азотын хүчил цутгадаг. Бунсений элементийн энэ гадаад өөрчлөлт нь азотын хүчлийн хэрэглээг илүү бүрэн гүйцэд болгодог.

Сосновскийн элемент.- натрийн гидроксид эсвэл калийн гидроксидын уусмал дахь цайр; 1 эзэлхүүн азотын хүчил, 1 эзэлхүүн хүхрийн хүчил, 1 эзэлхүүн давсны хүчил, 1 эзэлхүүн уснаас бүрдэх шингэн дэх нүүрс. Маш өндөр цахилгаан өдөөх хүчээрээ гайхалтай.

Каллан элемент.- Бунсений элементийн нүүрстөрөгчийг төмрөөр сольсон; өдөөх хүч нь нүүрс ашиглахтай адил хэвээр байна. Төмөр нь идэвхгүй байдалд байгаа тул азотын хүчилд өртдөггүй. Төмрийн оронд цахиурын агууламжтай цутгамал төмрийг ашигтайгаар ашиглаж болно.

Поггендорфын элементАзотын хүчлийг Гренетийн элементтэй төстэй шингэнээр сольсноор Бунсений элементээс ялгаатай. 100 хэсэг усанд ууссан калийн бихромат жингийн 12 хэсэгт 25 хэсэг хүчтэй хүхрийн хүчил нэмнэ. Өдөөгч хүч нь Бунсений элементтэй адил байна; гэхдээ дотоод эсэргүүцэл нь илүү их байдаг. Устөрөгчийг исэлдүүлэхийн тулд дээрх шингэн дэх хүчилтөрөгч ижил эзэлхүүнтэй азотын хүчилээс бага байна. Эдгээр элементүүдийг ашиглах үед үнэргүй байх нь бусад давуу талуудтай хослуулан хэрэглэхэд хамгийн тохиромжтой болсон. Гэсэн хэдий ч туйлшрал бүрэн арилаагүй байна. Имшенецкийн элемент,нүүрстөрөгч-цайры. Хромын хүчлийн уусмал дахь графит (нүүрстөрөгч) хавтан, натрийн сульфидын давсны уусмал дахь цайр. Их өдөөх хүч, дотоод эсэргүүцэл багатай, цайрын бараг бүрэн ашиглалт, хромын хүчлийг маш сайн хэрэглэдэг.

Лекланш элемент,нүүрстөрөгч-цайры; исэлдүүлэгч шингэний оронд дотоод, шингэн нэвчилттэй шавар саванд коксын нунтаг (5-р хүснэгт) холилдсон нүүрсний хавтан дээр нунтаг (том) манганы хэт исэл агуулсан; Тусгай хэлбэртэй колбоны нэг буланд гадна талд цайрын саваа байрлуулна. Шингэн - аммиакийн усан уусмал - гаднаас цутгаж, шавар саванд нүүрс (кокс) руу нэвтэрч, манганы хэт ислийг норгох; савны дээд хэсгийг ихэвчлэн давирхайгаар дүүргэдэг; хий гарахын тулд нүх үлдээдэг. Даниел ба Бунсений элементүүдийн хооронд өдөөлтийн хүч дундаж, эсэргүүцэл өндөр байна. Хаалттай үлдсэн энэ элемент нь хурдацтай буурч буй хүч чадлын гүйдлийг өгдөг боловч телеграф болон гэрийн хэрэглээнд шингэн нэмэхэд нэгээс хоёр жил үргэлжилнэ. Аммиак (NH 4 Cl) задрахад хлор нь цайр болж, цайрын хлорид, нүүрстэй хамт аммиак үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчөөр баялаг манганы хэт исэл нь бага багаар исэлдэлтийн төлөвтэй нэгдэлд ордог боловч массын бүх хэсэгт шавар савыг дүүргэдэггүй. Манганы хэт ислийг илүү бүрэн дүүрэн ашиглах, дотоод эсэргүүцлийг багасгахын тулд эдгээр элементүүдийг шавар савгүйгээр байрлуулж, манганы хэт исэл, нүүрснээс хавтанцар шахаж, тэдгээрийн хооронд коксыг байрлуулна. 4 ширээ. Эдгээр төрлийн элементүүдийг хаалттай, зөөвөрлөхөд хялбар болгож болно; шилийг эвэр резинээр сольсон. Гефф мөн энэ элементийг өөрчилсөн бөгөөд аммиакийн уусмалыг цайрын хлоридын уусмалаар сольсон.

Мари-Девийн элемент,Нүүрс цайр нь нүүрстэй хамт усаар чийгшүүлж, сүвэрхэг шавар саванд хийсэн мөнгөн усны сульфатын (Hg 2 SO 4) зуурсан гурилтай төстэй массыг агуулдаг. Сул хүхрийн хүчил эсвэл бүр усыг цайр руу цутгадаг, учир нь эхнийх нь устөрөгч исэлдэж, нүүрсээр металл мөнгөн ус ялгардаг урсгалын нөлөөгөөр мөнгөн усны давснаас аль хэдийн ялгардаг тул хэсэг хугацааны дараа элемент нь цайр-мөнгөн ус болдог. Нүүрсний оронд цэвэр мөнгөн ус хэрэглэхэд цахилгаан өдөөх хүч өөрчлөгддөггүй; энэ нь Leclanche элементээс арай том, дотоод эсэргүүцэл их байна. Телеграф болон ерөнхийдөө тасалдсан гүйдлийн үйл ажиллагаанд тохиромжтой. Эдгээр элементүүдийг эмнэлгийн зориулалтаар ч ашигладаг бөгөөд мөнгөн усны сульфатын ислээр (HgSO 4) цэнэглэхийг илүүд үздэг. Эмнэлгийн болон бусад зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой энэ элементийн хэлбэр нь эвэртэй резинэн өндөр цилиндр бөгөөд дээд тал нь цайр, нүүрс, доод тал нь ус, мөнгөн усны сульфат агуулдаг. Хэрэв элементийг доош нь эргүүлсэн бол энэ нь үйлчилдэг боловч эхний байрлалд гүйдэл үүсгэдэггүй.

Уоррен Деларугийн элемент- цайр-мөнгө. Илгэн цаасны хоолойд байрлуулсан ууссан мөнгөн хлорид (AgCl) цилиндрээс нарийн мөнгөн тууз цухуйсан; цайр нь нимгэн саваа хэлбэртэй байдаг. Хоёр металлыг парафин таглаагаар битүүмжилсэн шилэн хоолойд хийнэ. Шингэн нь аммиакийн уусмал (1 литр ус тутамд 23 хэсэг давс). Цахилгаан өдөөх хүч нь Даниел элементтэй бараг ижил (бага зэрэг илүү) юм. Мөнгөний металл нь мөнгөн хлоридоос элементийн мөнгөн туузан дээр хуримтлагддаг бөгөөд туйлшрал үүсэхгүй. Тэдгээрээс хийсэн батерейг ховордсон хий дэх гэрлийг нэвтрүүлэх туршилтанд ашигласан (V, Warren Delarue). Жеффэдгээр элементүүдийг авч явахад хялбар болгосон төхөөрөмжийг өгсөн; эмнэлгийн индукцийн ороомог болон шууд гүйдэлд ашигладаг.

Duchaumin, Partz, Figier-ийн элементүүд.Эхнийх нь цайр-нүүрстөрөгч; цайрыг ширээний давсны сул уусмал, нүүрс - төмрийн хлоридын уусмалд хийнэ. Тогтворгүй, бага зэрэг судлагдсан. Парц цайрыг төмрөөр сольсон; ширээний давсны уусмал 1.15 нягттай, төмрийн хлоридын уусмал 1.26 нягттай. Өмнөхөөсөө илүү сайн, гэхдээ цахилгаан өдөөх хүч бага байна. Figier нь төмрийн сульфатын ханасан уусмалаар хлорын урсгалыг нэвтрүүлэх замаар олж авсан төмрийн нүүрсний элементэд нэг шингэнийг ашигладаг. Ниод элемент,нүүрстөрөгч-цайры. Цайр нь цайруулагчаар бүрхэгдсэн кокс хавтанг агуулсан сүвэрхэг шавар цилиндрийг тойрсон цилиндр хэлбэртэй байдаг. Элемент нь лаваар дүүргэсэн таглаагаар битүүмжилсэн; ширээний давсны уусмал (100 хэсэг ус тутамд 24 хэсэг) нүхээр цутгаж байна. Цахилгаан өдөөх хүч их байна; Гадны жижиг эсэргүүцэл дээр тогтмол, бага зэрэг удаан үргэлжилсэн нөлөөгөөр энэ нь удалгүй сулардаг боловч элемент нэг эсвэл хоёр цаг идэвхгүй болсны дараа өмнөх үнэ цэнэдээ хүрдэг.

Хуурай элементүүд.Элементийн сүвэрхэг биед шингэх үед шингэн байгаа нь тодорхойгүй элементүүдэд энэ нэрийг өгч болно; тэднийг дуудсан нь дээр байх нойтон.Үүнд дээр дурдсан зэс-цайрын Trouvé элемент болон Germain өөрчилсөн Leclanche элемент орно. Энэ нь кокосын гаргаж авсан эслэгийг ашигладаг; Үүнээс шингэн ба хийг хүчтэй шингээх, хуурай мэт харагдах, даралтын дор зөвхөн нойтон дүр төрхийг олж авах массыг бэлтгэдэг. Зөөврийн хувьд хялбар, цахилгаан утас, утасны станцуудад тохиромжтой. Гипс агуулсан Gasner элементүүд (нүүрстөрөгч-цайры), магадгүй цайрын хлорид эсвэл аммиакаар шингэсэн (нууцлагдсан). Сүүлчийн үйлдэл эхэлснээс хойш хэсэг хугацааны дараа өдөөх хүч нь Лекланш элементтэй ойролцоогоор ижил байна; дотоод эсэргүүцэл нь Лекланшаас бага. Хуурай Leclanche-Barbier эсийн гаднах цайрын цилиндр ба манганы хэт ислийг агуулсан бөөгнөрөлийн дотоод хөндий цилиндрийн хоорондох зай нь үл мэдэгдэх найрлагатай ханасан уусмал болох гипсээр дүүргэгдсэн байдаг. Эдгээр элементүүдийн эхний, нэлээд урт туршилтууд нь тэдэнд таатай байсан. Желатин-глицерин элемент Кузнецовазэс-цайры байдаг; Дотор болон гадна талд цагаан тугалга наасан ёроолтой парафин шингээсэн картон хайрцагнаас бүрдэнэ. Буталсан зэсийн сульфатын давхаргыг цагаан тугалга дээр асгаж, дээр нь хүхрийн хүчил агуулсан желатин-глицерин массыг хийнэ. Энэ масс хатуурах үед буталсан цайрын давхаргыг цутгаж, дахин ижил массаар дүүргэнэ. Эдгээр элементүүд нь вольт багана шиг зайг бүрдүүлдэг. Дуудлага, телеграф, утас зэрэгт зориулагдсан. Ерөнхийдөө янз бүрийн хуурай элементүүдийн тоо маш их ач холбогдолтой; Гэхдээ ихэнх тохиолдолд шингэн ба бөөгнөрөлүүдийн нууц найрлагаас шалтгаалан тэдгээрийн талаархи дүгнэлт нь зөвхөн практик боловч шинжлэх ухааны үндэслэлтэй биш юм.

Том гадаргуутай, бага эсэргүүцэлтэй элементүүд.Богино, нэлээд зузаан утас эсвэл хавтанг гэрэлтүүлэх шаардлагатай тохиолдолд, жишээлбэл, зарим мэс заслын үйл ажиллагааны явцад (Галванокустикийг үзнэ үү) шингэнд дүрсэн том металл гадаргуутай элементүүдийг ашигладаг бөгөөд энэ нь дотоод эсэргүүцлийг бууруулж, улмаар дулааныг нэмэгдүүлдэг. Одоогийн. Волластоны гадаргуугийн хоёр дахин нэмэгдүүлэх аргыг Зураг дээр үзүүлсэн шиг олон тооны хавтангаас гадаргуугийн найрлагад хэрэглэдэг. 2, хаана y, y, y- ижил металлын хавтанг ялтсуудын хоорондох зайд байрлуулна ts, ts, ts, tsбусад металл.

Бүх ялтсууд бие биентэйгээ параллель бөгөөд хүрч болохгүй, гэхдээ ижил нэртэй бүгд гадаад утсаар нэг бүхлээр холбогддог. Энэ бүхэл бүтэн систем нь хоёр хавтангийн нэгэн жигд элемент бөгөөд тус бүр нь зургаа дахин их гадаргуутай, ялтсуудын хоорондох шингэний давхаргын зузаан нь зурагт үзүүлсэн хоёр хавтан бүрийн хоорондох зайтай тэнцүү байна. Энэ зууны эхээр (1822) аль хэдийн том металл гадаргуутай төхөөрөмжүүдийг суурилуулсан. Эдгээрт дефлагратор гэж нэрлэгддэг Gare том элемент орно. Фланел эсвэл модон саваагаар тусгаарлагдсан урт урт цайр, зэс хуудсыг өнхрүүлэн өнхрүүлж, хуудаснууд нь бие биентэйгээ металл холбоогүй байдаг. Энэ галзуу нь шингэн саванд дүрж, маш бага гадны эсэргүүцэлтэй ажиллах үед маш өндөр гүйдэл үүсгэдэг. Хуудас бүрийн гадаргуу нь ойролцоогоор 50 хавтгай дөрвөлжин метр юм. фут (4 кв. метр). Өнөө үед ерөнхийдөө тэд элементүүдийн дотоод эсэргүүцлийг багасгахыг хичээдэг боловч зарим нэг хэрэглээнд, жишээлбэл, халуун утас эсвэл хавтангаар өвдөлттэй ургалтыг таслах мэс засал хийх, каутеризаци хийх зорилгоор тусгай том гадаргууг өгдөг. ). Бага эсэргүүцэлтэй дамжуулагчийг халаадаг тул дотоод эсэргүүцлийг багасгах замаар гүйдлийг яг нарийн олж авах боломжтой. Тиймээс олон тооны ялтсуудыг galvanocoustic элементүүдэд байрлуулж, Зураг дээр үзүүлсэнтэй төстэй байрлуулсан байна. 2 текст. Төхөөрөмж нь ямар ч онцгой шинж чанаргүй боловч ашиглахад тохиромжтой; Жишээлбэл, Парис, Лион, Монпелье, Брюссельд ашиглагддаг нүүрстөрөгчийн цайрын эсүүд эсвэл хром шингэнтэй Шардин батерейнууд. Батерейг ажиллуулахын өмнө маш бага эсэргүүцэлтэй гүйдлийн тоолуур (амперметр эсвэл амперметр) ашиглах шаардлагатайг операторуудад анхааруулах хэрэгтэй.

Ердийн элементүүдЦахилгаан өдөөгч хүчийг бие биетэйгээ харьцуулахдаа ердийн хэмжүүр болохын тулд тэдгээрийг нээлттэй байлгахад аль болох урт хугацаанд цахилгаан өдөөх хүчийг хадгалах эсвэл тогтмол потенциалын зөрүүтэй байх ёстой. Энэ зорилгоор Rainier зэс-цайрын хосыг санал болгосон бөгөөд зэсийн гадаргуу нь цайртай харьцуулахад маш том байдаг. Шингэн нь 1000 хэсэг усанд 200 хэсэг хуурай ширээний давсны уусмал юм. Энэ нөхцөлд энэ элементийг өндөр эсэргүүцэлтэй хэлхээнд богино хугацаанд оруулбал зэсийн туйлшрал маш сул байна. Ердийн элемент Латимер Кларкцайрын сульфат, мөнгөн ус, мөнгөн усны сульфидын давсны уусмал дахь цайраас бүрдэнэ (Hg 2 SO 4). Ердийн элемент Флеминг,тодорхой, үргэлж тогтмол нягттай зэсийн сульфат, цайрын сульфатын уусмал бүхий зэс-цайры. Ердийн элемент Лондонгийн шуудан, телеграфын алба,зэс-цайры, цайрын сульфатын уусмал, зэстэй зэсийн сульфатын талстууд нь маш тохиромжтой. Флеминг элементийн цахилгаан өдөөх хүчийг өгүүллийн төгсгөлд байгаа хавтанг харна уу.

Хоёрдогч элементүүд,эсвэл батерей, 50 жилийн турш онцгой анхаарал хандуулаагүй байсан Риттерийн хоёрдогч баганаас (Галванизмыг үзнэ үү) үүссэн. Ямар нэг шингэнд дүрсэн зэс ялтсуудаас бүрдэх Риттерийн багана нь түүн дээр байрлах вольт баганын үйлчлэлийн дараа туйлширч, дараа нь өөрөө гүйдэл үүсгэж, түүний чиглэл нь анхдагч гүйдлийн эсрэг байв. 1859 онд Планте хоёр хар тугалга хуудаснаас бүрдэх элементийг Gare дефлагратор шиг спираль хэлбэрээр ороосон, харилцан металл холбоогүй, сул хүхрийн хүчилд дүрсэн элементийг бүтээжээ. Нэг хар тугалганы хуудсыг анод (эерэг туйл), нөгөөг нь цуваа холбосон дор хаяж 2 Бунсен эсвэл Поггендорф эсээс бүрдсэн батерейны катод руу холбож, шингэнд урсаж буй гүйдлийг хар тугалганаас хар тугалга руу дамжуулж, улмаар үүснэ. Анодтой холбосон хар тугалганы хавтан дээрх хүчилтөрөгч, катодтой холбогдсон хуудсан дээрх устөрөгчийг салгах. Анодын хавтан дээр хар тугалганы хэт ислийн давхарга үүсдэг бол катодын хавтан нь исэлээс бүрэн цэвэрлэгддэг. Хавтануудын нэг төрлийн бус байдлаас шалтгаалан тэдгээр нь их хэмжээний цахилгаан өдөөх хүчээр хос болж, өмнөхөөсөө эсрэг чиглэлд гүйдэл үүсгэдэг. Хоёрдогч элементэд үүсч, анхдагч батерейны өдөөх хүчний эсрэг чиглэсэн их өдөөх хүч нь сүүлийнх нь эхнийхээс давах шаардлагыг тавьсан шалтгаан юм. Цуврал холбосон Поггендорфын хоёр элемент нь ойролцоогоор 4 вольтын сэтгэл хөдөлгөм хүчтэй байдаг бол Plante элемент нь ердөө 2 1/2 орчим байдаг. Зэрэгцээ холбогдсон 3 эсвэл 4 Plante элементийг цэнэглэхийн тулд (Гальваник батерейг үзнэ үү), үнэндээ өмнөх 2 Poggendorff элемент хангалттай байх боловч тэдний үйлдэл нь хар тугалганы ийм том гадаргууг исэлдүүлэхэд маш удаан байх болно; Тиймээс, жишээлбэл, зэрэгцээ холбогдсон 12 Plante элементийг нэгэн зэрэг цэнэглэхийн тулд та хэдэн цагийн турш 6-8 вольтын сэтгэл хөдөлгөм хүчээр 3-4 Бунсений элементийн үйлдэл хийх хэрэгтэй. Цэнэглэсэн Plante эсүүд нь цувралаар холбогдсон 24 вольтын цахилгаан өдөөх хүчийг хөгжүүлж, жишээлбэл, цэнэглэж буй батерейгаас илүү улайсдаг гэрлийг үүсгэдэг боловч хоёрдогч батерейны нөлөө богино байх болно. Хоёрдогч батерейгаар хөдөлж буй цахилгаан эрчим хүчний хэмжээ нь үндсэн батерейгаас дамжин өнгөрөх цахилгааны хэмжээнээс ихгүй боловч илүү их хүчдэл эсвэл боломжит зөрүүгээр гадаад дамжуулагчаар дамждаг тул богино хугацаанд зарцуулагддаг.

Төрөл бүрийн практик сайжруулалтын дараа ургамлын эсүүдийг батерей гэж нэрлэдэг. 1880 онд Фор хар тугалганы ялтсуудыг улаан тугалганы давхарга, өөрөөр хэлбэл бэлэн хар тугалганы ислээр хучих санааг гаргаж ирсэн бөгөөд анхдагч гүйдлийн нөлөөгөөр нэг хавтан дээр исэлдэж, исэлгүйжүүлсэн байна. бусад. Гэхдээ улаан тугалга холбох арга нь техникийн сайжруулалтыг шаарддаг бөгөөд энэ нь үндсэндээ хоосон эсүүдийг улаан хар тугалга, сул хүхрийн хүчил дэх литаржаар дүүргэдэг хар тугалгатай торыг ашиглах явдал байв. Фиц-Жералд батерей нь ямар ч металл суурьгүй хар тугалганы исэл хавтанг ашигладаг; Ерөнхийдөө маш олон тооны батерейны системүүд байдаг бөгөөд энд зөвхөн хамгийн сайнуудын нэгнийх нь дүр зураг байна (хүснэгтийн 8-р зураг). Хагены хар тугалганы сараалж нь бие биенээ харсан хоёр цухуйсан хэсгээс бүрдэх бөгөөд энэ нь хар тугалганы ислийн хэсгүүдийг хүрээнээс унахаас сэргийлдэг; шугамын дагуу тусгайлан дүрсэлсэн зүсэлт abТэгээд CDҮндсэн зураг нь энэ хүрээний бүтцийг тайлбарласан болно. Нэг хүрээ нь улаан хар тугалга, нөгөө нь литаржаар дүүрсэн (хар тугалганы исэлдэлтийн хамгийн бага түвшин). Сондгой тоо, ихэвчлэн тав, долоон ялтсуудыг чөтгөрт тайлбарласантай ижил аргаар холбодог. 2; эхний тохиолдолд 3, хоёр дахь тохиолдолд 4 нь литаржаар хучигдсан байдаг. Оросын техникчдээс Яблочков, Хотинский нар батерейны дизайнаас ашиг тусаа авсан. Нэг техникийн таагүй байдлыг бий болгодог эдгээр хоёрдогч элементүүд нь маш том жин бөгөөд энэ зорилгоор динамоны шууд гүйдлийг ашиглах боломжгүй тохиолдолд гэрийн цахилгаан гэрэлтүүлгийн төрөл бүрийн техникийн хэрэглээг хүлээн авсан. Нэг газар цэнэглэгдсэн батерейг өөр газар зөөвөрлөх боломжтой. Тэд одоо үндсэн элементүүдээр биш, харин зарим тусгай дүрмийн дагуу динамогоор цэнэглэгддэг (Динамо, Цахилгаан гэрэлтүүлгийг үзнэ үү).

Галваник батерейны найрлага.Батерей нь гурван төрлийн элементүүдээс бүрддэг: 1) цуврал холболт, 2) зэрэгцээ холболт, 3) өмнөх хоёрын хосолсон. Зураг дээр. 1-р хүснэгтэд Даниелын 3 элементийн цуваа холболтыг үзүүлэв: баруун талаас нь тоолох эхний хосын цайр нь хоёр дахь хосын зэстэй, хоёр дахь хосын цайр нь гурав дахь хосын зэстэй зэс туузаар холбогддог. Эхний хосын зэсийн чөлөөт төгсгөл нь анод буюу зайны эерэг терминал юм; Гурав дахь хосын чөлөөт төгсгөл нь катод буюу зайны сөрөг терминал юм. Эдгээр ижил элементүүдийг зэрэгцээ холбохын тулд бүх цайрыг бие биентэйгээ металл туузаар холбож, бүх зэс хуудсыг соронзон хальс эсвэл утсаар холбож, цайраас тусдаа нэг бүхэлд нь холбох ёстой; нийлмэл цайрын гадаргуу нь катод, зэсийн нарийн гадаргуу нь анод байх болно. Ийм батерейны үйлдэл нь нэг эсийн үйл ажиллагаатай адил бөгөөд энэ нь зайны нэг үүрээс гурав дахин том гадаргуутай байх болно. Эцэст нь гурав дахь холболтын аргыг дор хаяж 4 элементэд хэрэглэж болно. Тэдгээрийг хоёр зэрэгцээ холбосноор бид хоёр нарийн төвөгтэй анод, ижил хоёр катодыг авдаг; Эхний комплекс анодыг хоёр дахь комплекс катодтой холбосноор бид давхар гадаргуутай хоёр элементийн зайг олж авдаг. Новш. 3 бичвэрт 8 элементийн хоёр өөр нийлмэл нэгдлүүдийг дүрсэлсэн бөгөөд тус бүр нь хар зайгаар тусгаарлагдсан хоёр төвлөрсөн цагиргаар дүрслэгдсэн байдаг. Нарийвчилсан мэдээлэлгүйгээр бид эдгээр батерейг бүтээх арга нь дээр дурдсанаас ялгаатай болохыг анхаарна уу.

(I)-д 4 элемент цуваа холбогдсон боловч нэг төгсгөлд гаднах хоёр цайр нь металл туузаар холбогддог. КК,ба эсрэг талд нь хоёр гаднах зэс хавтанг хавтангаар холбодог АА,аль нь анод, харин QC - нийлмэл батерейны катод нь цуваа холбосон давхар гадаргуугийн 4 элементтэй тэнцэнэ. Зураг 3 (II) нь цуваа холбосон дөрвөлжин гадаргуугийн хоёр элементтэй тэнцэх зайг харуулж байна. Тодорхой хэлбэрээр бүрдсэн батерейг ашиглах шаардлагатай тохиолдлуудыг өгөгдсөн тооны гальваник элемент бүхий аливаа дамжуулагч дээр хамгийн сайн нөлөө үзүүлэхийн тулд үүнээс үүдэлтэй дүрмийг баримтлан Ом-ийн томъёогоор (гальван гүйдэл) бүрэн тодруулсан болно. Дотор нь эсэргүүцэл нь гадаад дамжуулагчийн эсэргүүцэлтэй тэнцүү, эсвэл ядаж түүнд аль болох ойрхон байхаар тэдгээрээс зайг бүрдүүлэх шаардлагатай. Цуваа холболттой бол дотоод эсэргүүцэл нь холбогдсон хосуудын тоотой пропорциональ хэмжээгээр нэмэгдэж, зэрэгцээ холболттой бол эсрэгээр эсэргүүцэл нь энэ тоотой пропорциональ буурдаг гэдгийг бид нэмж хэлэх ёстой. Тиймээс гальваник гүйдэлд маш их эсэргүүцэл үзүүлдэг телеграфын шугам дээр батерейнууд нь цувралаар холбогдсон элементүүдээс бүрддэг; мэс заслын үйл ажиллагаанд (гальванокаустик) зэрэгцээ холбогдсон элементүүдийн зай шаардлагатай. Тамд дүрслэгдсэн. 3 (I) батерей нь нэг эсийн дотоод эсэргүүцлээс хоёр дахин их гадаад эсэргүүцэлтэй ажиллах 8 эсийн хамгийн сайн хослолыг илэрхийлдэг. Хэрэв гадаад эсэргүүцэл нь эхнийхээс дөрөв дахин бага байсан бол батерейг тамын дүр төрхтэй болгох хэрэгтэй. 3 (II). Энэ нь Ом-ийн томъёог ашиглан тооцоолсон үр дүнд бий. [Элемент ба батерейны талаар Ниодетийн бүтээлийг үзнэ үү (Д. Головын орос орчуулгад - “Цахилгаан элементүүд” 1891); бага дэлгэрэнгүй: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. "Цахилгаан" сэтгүүлийн нийтлэлүүд, 1891, 1892]

Галваник эсийн харьцуулалтөөр хоорондоо. Үүнтэй холбоотой тэмдэглэлийг элементүүдийн тайлбарт хэсэгчлэн өгсөн. Гальваник элементийн ач тусыг түүний үүсгэж буй гүйдлийн хүч, үйл ажиллагааны үргэлжлэх хугацаа, тухайлбал эхний хэмжигдэхүүний үржвэрээр хэмждэг. Хэрэв бид амперыг гүйдлийн нэгж болгон (Гальваник гүйдлийг үзнэ үү), цагийг цаг хугацааны нэгж болгон авбал гальваник эсийн гүйцэтгэлийг ампер-цагаар хэмжиж болно. Жишээлбэл, батерей нь хэмжээнээсээ хамааран 40-90 ампер цаг хүртэл ажиллах боломжтой. Уурын морины нэг цагийн ажилтай дүйцэх цахилгаан гүйдлийн хүчийг хэмжих аргуудыг "Ажил, цахилгаан гүйдлийн энерги" хэсгээс үзнэ үү.