የባትሪ ዓለም - ክፍል 1

በኬሚስትሪ የ2019 የኖቤል ሽልማት የተሸለመው የሊቲየም-አዮን ባትሪዎችን ዲዛይን በማዘጋጀት ነው። ከሌሎቹ የኖቤል ኮሚቴ ውሳኔዎች በተለየ ይህ ምንም አላስገረመም - በተቃራኒው። የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ስማርትፎኖች፣ ላፕቶፖች፣ ተንቀሳቃሽ የሃይል መሳሪያዎች እና የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን ጭምር ያመነጫሉ። ሶስት ሳይንቲስቶች ጆን ጉዲኖው፣ ስታንሊ ዊቲንግሃም እና አኪራ ዮሺኖ ለስርጭት ዲፕሎማ፣ የወርቅ ሜዳሊያ እና 9 ሚሊዮን SEK አግኝተዋል። 

ስለ ሽልማቱ ምክንያት በቀድሞው የኬሚስትሪ ዑደታችን እትም ላይ የበለጠ ማንበብ ትችላላችሁ - እና ጽሑፉ ራሱ ስለ ህዋሶች እና ባትሪዎች ጉዳይ የበለጠ ዝርዝር አቀራረብን በማስታወቅ አብቅቷል ። ቃልህን የምትጠብቅበት ጊዜ ነው።

በመጀመሪያ ፣ የስያሜው ትክክለኛነት አጭር ማብራሪያ።

ማያያዣ ቮልቴጅ የሚያመነጨው ይህ ዑደት ብቻ ነው.

ባትሪ በትክክል የተገናኙ ሴሎችን ያካትታል. ግቡ የቮልቴጅ, አቅም (ከስርዓቱ ሊወጣ የሚችል ኃይል) ወይም ሁለቱንም መጨመር ነው.

የማጠራቀሚያ ሲሟጠጥ ሊሞላ የሚችል ሕዋስ ወይም ባትሪ ነው። እያንዳንዱ ቺፕ እነዚህ ባህሪያት የሉትም - ብዙዎቹ ሊጣሉ የሚችሉ ናቸው. በዕለት ተዕለት ንግግሮች ውስጥ, የመጀመሪያዎቹ ሁለት ቃላት ብዙውን ጊዜ በተለዋዋጭነት ጥቅም ላይ ይውላሉ (ይህ በአንቀጹ ውስጥም እንዲሁ ይሆናል), ነገር ግን አንድ ሰው በመካከላቸው ያለውን ልዩነት ማወቅ አለበት (1).

1. ሴሎችን ያካተቱ ባትሪዎች.

ባትሪዎች ላለፉት አስርት ዓመታት አልተፈጠሩም, በጣም ረጅም ታሪክ አላቸው. ስለ ልምዱ አስቀድመው ሰምተው ይሆናል ጋልቫኒዬጎ i ቮልት በፊዚክስ እና በኬሚስትሪ ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰትን መጠቀም የጀመረው በ XNUMX ኛው እና በ XNUMX ኛው ክፍለ ዘመን መባቻ ላይ ነው። ይሁን እንጂ የባትሪው ታሪክ ቀደም ብሎም ጀምሯል. ከረጅም ጊዜ በፊት ነበር…

... በባግዳድ ለረጅም ጊዜ

በ 1936 አንድ የጀርመን አርኪኦሎጂስት ዊልሄልም ኰይኑ ከክርስቶስ ልደት በፊት በ XNUMX ኛው ክፍለ ዘመን ጀምሮ በባግዳድ አቅራቢያ አንድ የሸክላ ዕቃ አገኘ ። በኤፍራጥስ እና በጤግሮስ ላይ ስልጣኔ ለሺህ ዓመታት ሲያብብ ግኝቱ ያልተለመደ አይመስልም።

ሆኖም የመርከቡ ይዘት ሚስጥራዊ ነበር፡- የዛገ ጥቅል የመዳብ ወረቀት፣ የብረት ዘንግ እና የተፈጥሮ ሙጫ ቅሪቶች። ኮኒግ በባግዳድ የሚገኘውን የጌጣጌጦችን አለይ መጎብኘቱን እስኪያስታውስ ድረስ ስለ ቅርሱ አላማ ግራ ተጋባ። ተመሳሳይ ንድፎችን የመዳብ ምርቶችን በከበሩ ማዕድናት ለመሸፈን የአገር ውስጥ የእጅ ባለሞያዎች ይጠቀሙ ነበር. የጥንት ባትሪ ነው የሚለው ሀሳብ በዚያን ጊዜ ምንም የኤሌክትሪክ ኃይል መኖሩን የሚያሳይ ምንም ማስረጃ እንደሌለ ሌሎች አርኪኦሎጂስቶች አላሳመኑም.

ስለዚህ (ግኝቱ ተብሎ የሚጠራው ያ ነው) ይህ እውነት ነው ወይስ ከ 1001 ምሽቶች ተረት? ሙከራው ይወስኑ.

ያስፈልግዎታል የመዳብ ሰሃን, የብረት ጥፍር እና ኮምጣጤ (እነዚህ ሁሉ ቁሳቁሶች በጥንት ጊዜ የታወቁ እና በሰፊው ይገኙ እንደነበር ልብ ይበሉ). መርከቧን ለመዝጋት ሙጫውን ይለውጡ እና በፕላስቲን እንደ መከላከያ ይለውጡት.

ሙከራውን በቆርቆሮ ወይም በጠርሙስ ውስጥ ያድርጉት፣ ምንም እንኳን የሸክላ ዕቃ ማስቀመጫ መጠቀም ለሙከራው ትክክለኛ ጣዕም ይሰጠዋል ። የአሸዋ ወረቀት በመጠቀም የብረት ንጣፎችን ከጠፍጣፋው ላይ ያፅዱ እና ሽቦዎችን ከእነሱ ጋር ያያይዙ።

የመዳብ ሳህኑን ወደ ጥቅል ይንከባለሉ እና በመርከቡ ውስጥ ያስቀምጡት እና ጥፍሩን ወደ ጥቅል ውስጥ ያስገቡ። ፕላስቲን በመጠቀም ጠፍጣፋውን እና ጥፍሩን እርስ በርስ እንዳይነኩ ያስተካክሉት (2). ኮምጣጤ (በግምት 5% መፍትሄ) ወደ ዕቃው ውስጥ አፍስሱ እና መልቲሜትር በመጠቀም ከመዳብ ሰሌዳው እና ከብረት ምስማር ጋር በተገናኙት ገመዶች ጫፍ መካከል ያለውን ቮልቴጅ ይለካሉ. የዲሲ ፍሰትን ለመለካት መሳሪያውን ያዘጋጁ። ከፖሊሶች ውስጥ የትኛው "ፕላስ" እና የቮልቴጅ ምንጭ "መቀነስ" ነው?

2. ከባግዳድ የባትሪውን ዘመናዊ ቅጂ ንድፍ.

ቆጣሪው 0,5-0,7 ቪ ያሳያል, ስለዚህ የባግዳድ ባትሪ እየሰራ ነው! እባክዎ ያስታውሱ የስርዓቱ አወንታዊ ምሰሶ መዳብ ነው, እና አሉታዊ ምሰሶው ብረት ነው (መለኪያው ገመዶችን ወደ ተርሚናሎች ለማገናኘት በአንድ አማራጭ ውስጥ አዎንታዊ የቮልቴጅ ዋጋን ያሳያል). ለጠቃሚ ስራ ከተሰራው ቅጂ ኤሌክትሪክ ማግኘት ይቻላል? አዎ, ግን አንዳንድ ተጨማሪ ሞዴሎችን ያድርጉ እና ቮልቴጅን ለመጨመር በተከታታይ ያገናኙዋቸው. ኤልኢዲው 3 ቮልት ያህል ያስፈልገዋል - ከባትሪዎ ያን ያህል ካገኙ ኤልኢዲው ይበራል።

የባግዳድ ባትሪ አነስተኛ መጠን ያላቸውን መሳሪያዎች የማመንጨት ችሎታው በተደጋጋሚ ተፈትኗል። ተመሳሳይ ሙከራ ከበርካታ አመታት በፊት የተደረገው የአምልኮ ፕሮግራም MythBusters ደራሲዎች ናቸው. Mythbusters (አሁንም አዳምን ​​እና ጄሚን ታስታውሳለህ?) በተጨማሪም አወቃቀሩ እንደ ጥንታዊ ባትሪ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል ወደሚለው መደምደሚያ ደርሰዋል.

ታዲያ የሰው ልጅ በኤሌክትሪክ ጀብዱ የጀመረው ከ2 አመት በፊት ነው? አዎ እና አይደለም. አዎ, ምክንያቱም በዚያን ጊዜ እንኳን የኃይል አቅርቦቶችን መንደፍ ይቻል ነበር. አይደለም፣ ምክንያቱም ፈጠራው አልተስፋፋም - ያኔ እና ለብዙ መቶ ዓመታት ማንም አያስፈልገውም።

ግንኙነት? ቀላል ነው!

የብረት ሳህኖችን ወይም ሽቦዎችን ፣ አሉሚኒየምን ፣ ብረትን ፣ ወዘተ ቦታዎችን በደንብ ያፅዱ። የሁለት የተለያዩ ብረቶች ናሙናዎችን ወደ ጭማቂ ፍራፍሬ አስገባ (ይህም የኤሌክትሪክ ፍሰትን ያመቻቻል) እርስ በርሳቸው እንዳይነኩ። የመልቲሜትሪ መቆንጠጫዎችን በፍሬው ውስጥ ከሚጣበቁ ገመዶች ጫፍ ጋር ያገናኙ እና በመካከላቸው ያለውን ቮልቴጅ ያንብቡ. ጥቅም ላይ የሚውሉትን ብረቶች (እንዲሁም ፍራፍሬዎችን) ይለውጡ እና መሞከርዎን ይቀጥሉ (3).

3. የፍራፍሬ ሕዋስ (አልሙኒየም እና መዳብ ኤሌክትሮዶች).

በሁሉም ሁኔታዎች አገናኞች ተፈጥረዋል. የሚለካው የቮልቴጅ ዋጋዎች ለሙከራ በተወሰዱት ብረቶች እና ፍራፍሬዎች ላይ በመመርኮዝ ይለያያሉ. የፍራፍሬ ሴሎችን በባትሪ ውስጥ በማጣመር አነስተኛ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን ለማብራት እንዲጠቀሙ ይፈቅድልዎታል (በዚህ ሁኔታ, ከንድፍዎ ሊያገኙት የሚችሉት አነስተኛ መጠን ያለው የአሁኑን መጠን ይጠይቃል).

ከጽንፍ ፍሬዎች ውስጥ የሚጣበቁትን የሽቦቹን ጫፎች ከሽቦዎቹ ጋር ያገናኙ, እና እነዚህ, በተራው, ከ LED ጫፎች ጋር. የባትሪውን መሎጊያዎች ከዲዲዮው ተጓዳኝ "ተርሚናሎች" ጋር እንዳገናኙት እና ቮልቴጁ የተወሰነ ገደብ ካለፈ በኋላ ዳይዱ ይበራል። ).

እኩል የሆነ ማራኪ የኃይል ምንጭ የኤሌክትሮኒክስ ሰዓት ነው - በ "የፍራፍሬ ባትሪ" ላይ ለረጅም ጊዜ ሊሠራ ይችላል (ምንም እንኳን ብዙ በሰዓቱ ሞዴል ላይ የተመሰረተ ነው).

አትክልቶች ከፍራፍሬዎች በምንም መልኩ ያነሱ አይደሉም እና እንዲሁም ባትሪ እንዲገነቡ ያስችሉዎታል. ምክንያቱም? ጥቂት ኮምጣጤዎችን እና ተገቢውን መጠን ያለው የመዳብ እና የአሉሚኒየም ንጣፎችን ወይም ሽቦዎችን ይውሰዱ (እነዚህን በብረት ጥፍሮች መተካት ይችላሉ, ነገር ግን ከአንድ ማገናኛ ዝቅተኛ ቮልቴጅ ያገኛሉ). ባትሪውን ያሰባስቡ እና የተቀናጀውን ዑደት ከሙዚቃ ሳጥኑ ላይ ለማብራት ሲጠቀሙ የኩምበር መዘምራን ይዘምራሉ!

ለምን ኪያር? ኮንስታንቲን ኢልዴፎንስ ጋልቺንስኪ “ዱባው ካልዘፈነ እና በማንኛውም ጊዜ ምናልባት በመንግሥተ ሰማያት ፈቃድ ማየት አይችልም” በማለት ተከራክረዋል። አንድ ኬሚስት ገጣሚዎች እንኳን ያላሰቡትን ነገር ማድረግ እንደሚችል ተገለጸ።

Bivouac ባትሪ

በድንገተኛ አደጋ ባትሪን እራስዎ ዲዛይን ማድረግ እና ኤልኢዲ ለመስራት መጠቀም ይችላሉ. እውነት ነው, ብርሃኑ ደብዛዛ ይሆናል, ግን ከማንም የተሻለ ነው.

ምን ያስፈልግዎታል? ዳይኦድ እርግጥ ነው፣ ነገር ግን የበረዶ ኩብ ትሪ፣ የመዳብ ሽቦ፣ እና የአረብ ብረት ምስማሮች ወይም ብሎኖች (የኤሌክትሪክ ፍሰትን ለማመቻቸት ብረቶች ንጣፋቸውን ማፅዳት አለባቸው)። ሽቦውን ወደ ቁርጥራጮች ይቁረጡ እና የሾላውን ወይም የጥፍርውን ጭንቅላት በአንድ ቁራጭ ጫፍ ይሸፍኑ። በዚህ መንገድ ብዙ የብረት-መዳብ አቀማመጦችን ያድርጉ (8-10 በቂ መሆን አለበት).

እርጥብ አፈርን በሻጋታ ውስጥ ወደ ማጠራቀሚያዎች ያፈስሱ (በተጨማሪም በጨው ውሃ ውስጥ በመርጨት የኤሌክትሪክ መከላከያን ይቀንሳል). አሁን መዋቅርዎን ወደ ጉድጓዱ ውስጥ ያስገቡት: ሾጣጣው ወይም ምስማር ወደ አንድ ጉድጓድ ውስጥ መግባት አለበት, እና የመዳብ ሽቦ ወደ ሌላኛው. ከመዳብ ጋር በተመሳሳይ ክፍተት ውስጥ ብረት እንዲኖር ቀጣዮቹን ያስቀምጡ (ብረቶች እርስ በርስ ሊገናኙ አይችሉም). ሙሉው ተከታታይ ቅርጾች: ብረት - መዳብ - ብረት - መዳብ, ወዘተ የመሳሰሉትን ንጥረ ነገሮች የመጀመሪያውን እና የመጨረሻውን ቀዳዳዎች (ብቸኞቹ ብረቶች የያዙት) እርስ በርስ እንዲተኙ ያድርጉ.

ቁንጮው እዚህ ይመጣል።

የዲዲዮውን አንድ እግር በረድፍ ውስጥ ባለው የመጀመሪያ ማረፊያ እና ሁለተኛውን እግር ወደ መጨረሻው ያስገቡ። እያበራ ነው?

ከሆነ, እንኳን ደስ አለዎት (4)! ካልሆነ, ስህተቶችን ይፈልጉ. የ LED diode፣ ከተለመደው አምፖል በተለየ የፖላሪቲ ግንኙነት ሊኖረው ይገባል (የትኛው ብረት "ፕላስ" እና የባትሪው "መቀነስ" እንደሆነ ያውቃሉ?) እግሮቹን ከመሬት ጋር በተቃራኒ አቅጣጫ ማስገባት በቂ ነው. ሌሎች የውድቀት መንስኤዎች በጣም ዝቅተኛ ቮልቴጅ (ቢያንስ 3 ቮልት), ክፍት ዑደት ወይም በውስጡ አጭር ዑደት ናቸው.

4. "የምድር ባትሪ" በስራ ላይ.

በመጀመሪያው ሁኔታ የአካል ክፍሎችን ቁጥር ይጨምሩ. በሁለተኛው ውስጥ, በብረቶቹ መካከል ያለውን ግንኙነት ያረጋግጡ (በተጨማሪም በዙሪያቸው ያለውን መሬት ይዝጉ). በሶስተኛ ደረጃ የመዳብ እና የአረብ ብረቶች ጫፍ ከመሬት በታች እንዳይነካኩ እና እርጥበቱን ያረከቡበት አፈር ወይም ሞርታር ከጎን ያሉ ጉድጓዶችን እንደማይገናኙ ያረጋግጡ.

በ "የምድር ባትሪ" ላይ የተደረገው ሙከራ አስደሳች እና ኤሌክትሪክ ከምንም ነገር ሊገኝ እንደሚችል ያረጋግጣል. የተገነባውን መዋቅር መጠቀም ባይጠበቅብዎትም ሁልጊዜ የእረፍት ሰሪዎችን በእርስዎ ማክጊቨር መሰል ችሎታዎች (ምናልባትም በከፍተኛ ቴክኒሻኖች ብቻ የሚታወሱት) ወይም የህልውና ዋና ባለቤትን ማስደሰት ይችላሉ።

ሴሎች እንዴት ይሠራሉ?

በኮንዳክቲቭ መፍትሄ (ኤሌክትሮላይት) ውስጥ የተጠመቀ ብረት (ኤሌክትሮይድ) ከእሱ ይከፈላል. ዝቅተኛው የካቶኖች መጠን ወደ መፍትሄ ይገባል, ኤሌክትሮኖች ግን በብረት ውስጥ ይቀራሉ. ምን ያህል ionዎች በመፍትሔ ውስጥ እንዳሉ እና በብረት ውስጥ ምን ያህል ከመጠን በላይ ኤሌክትሮኖች እንዳሉ በብረት ዓይነት, መፍትሄ, የሙቀት መጠን እና ሌሎች ብዙ ነገሮች ይወሰናል. በኤሌክትሮላይት ውስጥ ሁለት የተለያዩ ብረቶች ከተጠመቁ በተለያዩ የኤሌክትሮኖች ብዛት ምክንያት በመካከላቸው ቮልቴጅ ይነሳል. ኤሌክትሮዶችን ከሽቦ ጋር በሚያገናኙበት ጊዜ ኤሌክትሮኖች ከብረት ውስጥ ብዙ ቁጥር ያላቸው (አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ማለትም ሴል አኖድ) በትንሹ ቁጥራቸው (አዎንታዊ ኤሌክትሮድ - ካቶድ) ወደ ብረት መፍሰስ ይጀምራሉ. እርግጥ ነው, ሴሉ በሚሠራበት ጊዜ ሚዛኑን መጠበቅ አለበት-ከአኖድ ውስጥ የብረት ማያያዣዎች ወደ መፍትሄ ይገቡታል, እና ወደ ካቶድ የሚገቡት ኤሌክትሮኖች ከአካባቢው ions ጋር ምላሽ ይሰጣሉ. ዑደቱ በሙሉ ion ማጓጓዣ በሚያቀርበው ኤሌክትሮላይት ይዘጋል. በኮንዳክተር ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሮኖች ኃይል ለጠቃሚ ሥራ ሊያገለግል ይችላል።