Célula galvânica: circuito, princípio de funcionamento, aplicação. Células galvânicas

Elementos galvânicos. As células galvânicas são fontes primárias de corrente química (CHS), que utilizam processos irreversíveis conversão de energia química em energia elétrica. Eles são amplamente utilizados como fontes de alimentação CC para equipamentos de rádio portáteis e de pequeno porte.

Em conexão paralela elementos, a capacidade da bateria é igual à soma das capacidades dos elementos nela incluídos, e com conexão serial– a menor capacidade do elemento nele incluído.

Elemento de capacidade a é a quantidade de eletricidade liberada pelo elemento durante a descarga e determinada em amperes-hora.

Elementos de manganês-zinco e elementos de mercúrio-zinco são amplamente utilizados.

Baterias. As baterias, assim como as células galvânicas, são dispositivos para converter diretamente energia química em energia elétrica. Ao contrário das células galvânicas, as baterias são capazes de restaurar a sua funcionalidade fornecendo energia eléctrica aos receptores, carregando-os a partir de uma fonte externa de energia eléctrica. Portanto, uma bateria é um dispositivo reutilizável que pode acumular e armazenar energia elétrica por algum tempo. É uma fonte química secundária de corrente. Uma reserva de energia química é criada durante o carregamento de uma fonte externa. Ao carregar uma bateria, os materiais incluídos em sua composição são transformados em um estado em que podem entrar em reação química entre si, liberando energia elétrica. Assim, as baterias acumulam energia elétrica quando são carregadas e a consomem quando descarregadas.

As baterias são caracterizadas pelos seguintes parâmetros principais.

EMF da bateria E, que depende da composição da massa ativa das placas, da temperatura e da concentração (densidade) do eletrólito. A EMF da bateria é medida com um voltímetro com alta resistência de entrada (mais de 1000 Ohm/V). Como o EMF de uma bateria carregada e parcialmente descarregada pode ser o mesmo, é impossível avaliar o grau de descarga da bateria pelo valor do EMF.

Voltagem da bateria– diferença de potencial entre as placas positivas e negativas quando a carga está ligada. Tensão ao carregar U Z = E + I Z r 0, e ao descarregar U P = E - I P r 0,

onde I З, I Р – correntes de carga e descarga em A; r 0 – resistência interna da bateria, Ohm (é determinada pelo desenho dos eletrodos, pela densidade do eletrólito, pelo grau de descarga da bateria e pela temperatura ambiente).

A capacidade nominal de uma bateria é a quantidade de eletricidade em Ah que ela pode fornecer com modo de descarga de dez horas, corrente constante e temperatura do eletrólito de +25 o C. O valor atual de um modo de descarga de 10 horas é igual ao quociente da capacidade nominal (C 10) dividido por 10 .

As baterias são capazes autodescarga, ou seja reduzir sua capacidade quando o circuito de carga estiver aberto. A intensidade da autodescarga depende da temperatura ambiente, da composição do eletrólito e do material do eletrodo.

Dependendo da composição do eletrólito, as baterias são ácidas ou alcalinas.

Baterias ácidas. A caixa (feita de borracha dura ou plástico) abriga eletrodos positivos e negativos montados em blocos. A massa ativa da placa positiva é o dióxido de chumbo (PbO 2), e a negativa é o chumbo (Pb). O eletrólito é uma solução aquosa de ácido sulfúrico. A tensão nominal de uma bateria ácida é de 2,0 V. Ao carregar, a tensão aumenta para 2,6 - 2,8 V. No início da descarga, a tensão cai rapidamente para 2,2 V. Deve-se lembrar que é impossível descarregar uma bateria bateria ácida abaixo de 1,8 V, pois neste caso se forma uma camada branca de difícil solúvel nas placas negativas (ocorre sulfatação da bateria). Para proteger a bateria da sulfatação, recomenda-se carregá-la a cada 30 dias, independente da capacidade restante.

Desvantagens das baterias ácidas: são de difícil manutenção e têm baixa durabilidade, maior sensibilidade a curtos-circuitos e sobrecargas, não podem ser colocadas dentro da unidade de controle eletrônico (as evaporações estragam as peças).

A indústria produz baterias ácidas do tipo SK com capacidade nominal de 36 a 5328 Ah, por exemplo SK-148 (se este número 148 for multiplicado por 36, obtém-se uma capacidade nominal de 5328 Ah).

Pilhas alcalinas. Eles são fáceis de manter, podem ser carregados mais rapidamente (4 a 7 horas em vez de 10 a 12 horas para os ácidos) e podem ser colocados dentro do REU sem danificá-los. As baterias alcalinas mais comumente usadas são níquel-cádmio (NC), níquel-ferro (NI) e prata-zinco (SC). Uma solução aquosa de potássio cáustico é usada como eletrólito.

Para baterias alcalinas, a fem é de 1,5 V (em uma bateria descarregada E = 1,3 V). A densidade média do eletrólito nas baterias alcalinas é aproximadamente constante durante a carga e a descarga. Portanto, sua condição é caracterizada principalmente pelo valor EMF.

As baterias alcalinas são produzidas de fábrica sem eletrólito. No preparo do eletrólito deve-se ter cuidado especial, pois a mistura do hidróxido de potássio com água libera grande quantidade de calor. O álcali sólido é quebrado em pequenos pedaços, cobrindo-o com material para que os fragmentos não entrem nos olhos ou na pele. O álcali é mergulhado em pedaços na água, mexendo continuamente a solução com uma haste de vidro ou aço.

Nos primeiros experimentos dos cientistas, duas placas de metal foram colocadas em um recipiente com ácido: cobre e zinco. As placas foram conectadas com um condutor, após o que surgiram bolhas de gás na placa de cobre e a placa de zinco começou a se dissolver. Está provado que uma corrente elétrica passa por um condutor. Esta pesquisa foi iniciada pelo cientista italiano Galvani, e dele foi dado o nome de células galvânicas.

Depois disso, o cientista Volta desenvolveu uma forma cilíndrica desse elemento em forma de coluna vertical, incluindo um conjunto de anéis de cobre, zinco e tecido, interligados e impregnados de ácido. O elemento vertical de meio metro de altura desenvolvido pela Volt produzia uma voltagem que uma pessoa podia sentir.

As células galvânicas são fontes de energia elétrica que produzem corrente elétrica pela reação química de dois metais em um eletrólito. A energia química nas células galvânicas é convertida em corrente elétrica.

Princípio da Operação

A ação das células galvânicas baseia-se no fato de dois metais diferentes em um meio eletrolítico interagirem entre si, resultando na formação de uma corrente elétrica em um circuito externo.

Tal elementos químicos hoje elas são chamadas de baterias. A voltagem da bateria depende dos tipos de metais utilizados e da quantidade de elementos nela contidos. Todo o dispositivo da bateria está localizado em um cilindro de metal. Os eletrodos são malha de metal com pulverização de um agente redutor e um agente oxidante.

As baterias não podem restaurar propriedades perdidas, pois convertem diretamente a energia química de um agente oxidante e de um agente redutor em energia elétrica. Durante o funcionamento da bateria, os reagentes químicos são consumidos gradativamente e a corrente elétrica diminui.

O terminal negativo da bateria é feito de zinco ou lítio, perde elétrons e é um agente redutor. Outro terminal positivo desempenha o papel de agente oxidante: é feito de óxido de magnésio ou sais metálicos; A composição do eletrólito em condições normais não permite a passagem de corrente elétrica através dele. Quando o circuito elétrico é fechado, o eletrólito começa a se desintegrar em íons, o que provoca o aparecimento de sua condutividade elétrica. O eletrólito geralmente consiste em uma solução de ácido ou sais de sódio e potássio.

Tipos e recursos do dispositivo

As baterias são amplamente utilizadas para alimentar diversos dispositivos eletrônicos, instrumentos, equipamentos digitais e são divididas em três tipos:

1. Alcalino.
2. Salina.
3. Lítio.

Células galvânicas de sal

Estas baterias são manganês-zinco baterias, e são as mais utilizadas atualmente.

As vantagens das baterias de sal são:

• Parâmetros elétricos aceitáveis ​​para muitas aplicações.
• Fácil de usar.
• Preço baixo devido aos baixos custos de produção.
• Tecnologia de fabricação simples.
• Matérias-primas baratas e disponíveis.

Há muito tempo que esse tipo de bateria é o mais popular devido à relação qualidade e preço. No entanto, nos últimos anos, as fábricas têm vindo a reduzir a produção de células de sal galvânicas, e até a recusar-se a produzi-las, à medida que os requisitos para fontes de alimentação estão a ser aumentados pelos fabricantes de equipamentos eletrónicos.

As desvantagens das baterias de sal são:

• Vida útil curta, não superior a 2 anos.
• Uma queda acentuada nas propriedades com a diminuição da temperatura.
• Uma diminuição acentuada na capacidade quando a corrente operacional aumenta para os valores operacionais dos consumidores modernos.
• Redução rápida de tensão durante a operação.

As células de sal galvânico podem vazar no final da descarga, o que está associado ao vazamento de eletrólito devido ao aumento do volume do eletrodo positivo, que comprime o eletrólito. A massa ativa do eletrodo positivo consiste em dióxido de manganês e eletrólito. A fuligem e a grafite adicionadas à mistura ativa aumentam a condutividade elétrica da mistura ativa. Sua participação varia de 8 a 20% dependendo da marca da bateria. Para aumentar a vida útil do oxidante, a mistura ativa é saturada com eletrólito.

O eletrodo negativo é feito de zinco purificado, resistente à corrosão. Contém uma pequena proporção de cádmio ou chumbo, que são inibidores de corrosão. Anteriormente, o cloreto de amônio era usado como eletrólito em baterias. Participa da reação de formação de corrente e cria a permeabilidade dos íons. Mas esse eletrólito não apresentou bons resultados e foi substituído pelo cloreto de zinco com impurezas de cloreto de cálcio. Os elementos de ácido manganês funcionam por mais tempo e apresentam melhores resultados em temperaturas mais baixas.

Nas células galvânicas de sal, o pólo negativo é o invólucro de zinco 7. O eletrodo positivo 6 é feito de uma massa ativa prensada impregnada com eletrólito. No centro dessa massa está uma barra de carbono 5, tratada com parafina para reter a umidade do eletrólito. Parte do topo a haste é fechada com uma tampa de metal. O separador 4 contém um eletrólito espesso. Os gases gerados durante a operação da bateria entram na câmara de gás 1. A parte superior da bateria é coberta com uma gaxeta 3. Toda a célula galvânica é colocada em uma caixa 2 feita de papelão ou papel alumínio.

Pilhas alcalinas

As pilhas alcalinas surgiram em meados do século passado. Neles, o dióxido de manganês atua como agente oxidante e o pó de zinco atua como agente redutor. Isso permite aumentar a área de superfície. Para proteger contra a corrosão, a amálgama foi usada anteriormente. Mas após a proibição do mercúrio, pós de zinco purificado são usados ​​com a adição de outros metais e inibidores de corrosão.

A substância ativa no ânodo de uma bateria alcalina (alcalina) é o zinco purificado em pó com adição de alumínio, índio ou chumbo. A mistura ativa do cátodo inclui dióxido de manganês, negro de acetileno ou grafite. O eletrólito das baterias alcalinas consiste em hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio com adição de óxido de zinco.

O ânodo de pó pode aumentar significativamente o uso da mistura ativa, ao contrário das baterias de sal. As baterias alcalinas têm uma capacidade significativamente maior do que as baterias de sal, com igual dimensão total. Eles tiveram um bom desempenho em climas frios.

Uma característica especial do design de elementos alcalinos é o pó de zinco; portanto, em vez de vidro de zinco, uma caixa de aço é usada para o terminal positivo. A mistura ativa do eletrodo positivo está localizada próxima à parede interna da carcaça de aço. Uma bateria alcalina tem a capacidade de acomodar uma mistura mais ativa do eletrodo positivo, ao contrário de uma bateria de sal.

Um separador de celofane umedecido com eletrólito é inserido na mistura ativa. Um eletrodo negativo de latão passa pelo centro da bateria. O volume restante entre o separador e o condutor de corrente negativa é preenchido com pasta anódica na forma de zinco em pó impregnado com um eletrólito espesso. Normalmente, um álcali saturado com compostos especiais de zinco é usado como eletrólito. Isto permite evitar o consumo de álcalis no início da operação do elemento e reduzir a corrosão. O peso das baterias alcalinas é maior que o do sal devido à caixa de aço e à maior densidade da mistura ativa.

Em muitos parâmetros básicos, as células galvânicas alcalinas são superiores às células salinas. Portanto, a produção de baterias alcalinas está aumentando atualmente.

Baterias de lítio

Células voltaicas de lítio são usadas em vários dispositivos modernos. Eles estão disponíveis em vários tamanhos e tipos.

Existem baterias de lítio e outras que diferem muito umas das outras. As baterias contêm um eletrólito orgânico sólido, ao contrário de outros tipos de células. As células de lítio são usadas em locais onde são necessárias correntes de descarga médias e baixas e tensão operacional estável. Uma bateria de lítio pode ser recarregada um certo número de vezes, mas as baterias não foram projetadas para isso e são usadas apenas uma vez. Eles não devem ser abertos ou recarregados.

Requisitos básicos para produção

• Vedação confiável da caixa. Não deve ser permitido vazamento de eletrólito e penetração de outras substâncias do ambiente externo. A violação da estanqueidade leva ao seu incêndio, uma vez que o lítio é um elemento altamente ativo. Células galvânicas com vedações quebradas não são adequadas para uso.
• A fabricação deve ocorrer em salas seladas, com atmosfera de argônio e controle de umidade.

Forma baterias de lítio pode ser cilíndrico, disco ou prismático. As dimensões praticamente não diferem de outros tipos de baterias.

Área de uso

As células galvânicas de lítio têm uma vida útil mais longa em comparação com outros elementos. O escopo é muito amplo:

• Indústria espacial.
• Produção de aviação.
• Indústria de defesa.
• Brinquedos infantis.
• Equipamento médico.
• Computadores.
• Câmeras fotográficas e de vídeo.

Vantagens

• Ampla faixa de temperatura operacional.
• Tamanho e peso compactos.
• Operação de longo prazo.
• Parâmetros estáveis ​​em diversas condições.
• Grande capacidade.

Vários elementos galvânicos têm sido utilizados na engenharia elétrica há muito tempo. Podemos dizer que foram eles que estiveram nas origens pesquisa científica fenômeno como a eletricidade. Para compreender a natureza da corrente elétrica é necessário, antes de tudo, entender o que é um elemento galvânico.

Características

Cada célula galvânica é uma fonte química de corrente. A geração de energia elétrica aqui ocorre como resultado de reações redox. Isso resulta em uma conversão direta de energia química em corrente elétrica.

Uma célula galvânica padrão inclui eletrodos diferentes, um dos quais contém um agente oxidante e o outro um agente redutor. Durante a reação, ambos entram em contato com o eletrólito. De acordo com o prazo de validade, os elementos podem ser descartáveis, reutilizáveis ​​ou contínuos. O mais difundido é o elétrico comum, usado em muitos aparelhos modernos.

Princípio da Operação

O elemento consiste em dois eletrodos metálicos, diferentes em suas propriedades físicas. Via de regra, são colocados em um eletrólito, que é um meio viscoso ou líquido. Quando os eletrodos são conectados por meio de um circuito elétrico externo, começa uma reação química. Nesse momento, inicia-se o movimento dos elétrons de um eletrodo para outro, a partir do qual surge a energia elétrica.

O pólo negativo da célula consiste em um eletrodo que perde seus elétrons. Seus materiais são lítio ou zinco; Durante a reação, desempenha o papel de agente redutor. Conseqüentemente, o outro eletrodo é um oxidante e funciona como um pólo positivo. O material para isso são óxidos de magnésio, mercúrio ou sais metálicos, que são menos comumente usados.

O próprio eletrólito, onde estão localizados os eletrodos, é uma substância que não é capaz de transmitir corrente elétrica em condições normais. Quando o circuito elétrico é fechado, a substância começa a se desintegrar em íons, resultando em condutividade elétrica. Os materiais para eletrólitos são geralmente ácidos dissolvidos ou fundidos, bem como sais de potássio e sódio.

Toda a estrutura da célula galvânica é colocada em um recipiente metálico. Os eletrodos são feitos em forma de malhas metálicas nas quais são pulverizados um agente oxidante e um agente redutor. Com o tempo, as reações eletroquímicas tornam-se fracas à medida que o fornecimento de materiais oxidantes e redutores diminui gradualmente.

Pré-requisitos para o surgimento de células galvânicas. Um pouco de história. Em 1786, o professor italiano de medicina, o fisiologista Luigi Aloisio Galvani descobriu fenômeno interessante: os músculos das patas traseiras de um cadáver de sapo recém-aberto, suspensos em ganchos de cobre, contraíram-se quando o cientista os tocou com um bisturi de aço. Galvani concluiu imediatamente que se tratava de uma manifestação de “eletricidade animal”.

Após a morte de Galvani, seu contemporâneo Alessandro Volta, sendo químico e físico, descreveria e demonstraria publicamente um mecanismo mais realista para a geração de corrente elétrica por contato metais diferentes.

Volta, após uma série de experimentos, chegará à conclusão inequívoca de que a corrente aparece no circuito devido à presença nele de dois condutores de metais diferentes colocados em um líquido, e isso não é de forma alguma “eletricidade animal”, como Galvani pensamento. O espasmo das patas da rã foi consequência da ação da corrente gerada pelo contato de diversos metais (ganchos de cobre e bisturi de aço).

Volta mostrará os mesmos fenômenos que Galvani demonstrou em um sapo morto, mas em um eletrômetro caseiro completamente inanimado, e dará em 1800 uma explicação precisa para a ocorrência de corrente: “um condutor de segunda classe (líquido) está no meio e está em contato com dois condutores de primeira classe feitos de dois metais diferentes... Como resultado, surge uma corrente elétrica em uma direção ou outra.”

Em um de seus primeiros experimentos, Volta mergulhou duas placas - zinco e cobre - em uma jarra de ácido e as conectou com fio. Depois disso, a placa de zinco começou a se dissolver e bolhas de gás apareceram no aço cobre. Volta sugeriu e provou que uma corrente elétrica flui através de um fio.

Foi assim que foi inventado o “elemento Volta” - a primeira célula galvânica. Por conveniência, Volta deu-lhe a forma de um cilindro vertical (coluna), composto por anéis interligados de zinco, cobre e tecido embebidos em ácido. Uma coluna voltaica de meio metro de altura criou uma voltagem sensível aos humanos.

Como a pesquisa foi iniciada por Luigi Galvani, o nome manteve a memória dele em seu nome.

Célula galvânicaé uma fonte química de corrente elétrica baseada na interação de dois metais e/ou seus óxidos em um eletrólito, levando ao aparecimento de corrente elétrica em circuito fechado. Assim, nas células galvânicas, a energia química é convertida em energia elétrica.

Células galvânicas hoje

As células galvânicas hoje são chamadas de baterias. Três tipos de baterias são amplamente utilizados: sal (secas), alcalinas (também chamadas de alcalinas, “alcalinas” traduzidas do inglês como “alcalinas”) e de lítio. O princípio de seu funcionamento é o mesmo descrito por Volta em 1800: dois metais e uma corrente elétrica surgem em um circuito externo fechado.

A voltagem da bateria depende tanto dos metais utilizados como do número de elementos da “bateria”. As baterias, diferentemente dos acumuladores, não são capazes de restaurar suas propriedades, pois convertem diretamente a energia química, ou seja, a energia dos reagentes que compõem a bateria (agente redutor e agente oxidante), em energia elétrica.

Os reagentes incluídos na bateria são consumidos durante o seu funcionamento, e a corrente diminui gradativamente, de forma que o efeito da fonte termina após os reagentes terem reagido completamente.

Células alcalinas e de sal (baterias) são amplamente utilizadas para alimentar uma variedade de dispositivos eletrônicos, equipamentos de rádio, brinquedos, e as de lítio podem ser encontradas com mais frequência em dispositivos médicos portáteis, como glicosímetros, ou em equipamentos digitais, como câmeras.

As células de manganês-zinco, chamadas baterias de sal, são células galvânicas “secas” que não contêm uma solução eletrolítica líquida.

O eletrodo de zinco (+) é um cátodo em forma de vidro e o ânodo é uma mistura em pó de dióxido de manganês e grafite. A corrente flui através da barra de grafite. O eletrólito é uma pasta de solução de cloreto de amônio com adição de amido ou farinha para engrossar e não escorrer.

Os fabricantes de baterias geralmente não indicam composição exata células de sal, porém, as baterias de sal são as mais baratas, geralmente são utilizadas em aparelhos onde o consumo de energia é extremamente baixo: relógios, controles remotos, termômetros eletrônicos, etc.

O conceito de “capacidade nominal” raramente é utilizado para caracterizar baterias de zinco-manganês, uma vez que sua capacidade depende muito dos modos e condições de operação. As principais desvantagens desses elementos são a taxa significativa de diminuição da tensão ao longo da descarga e uma diminuição significativa na capacidade entregue com o aumento da corrente de descarga. A tensão de descarga final é definida dependendo da carga na faixa de 0,7-1,0 V.

Não apenas a magnitude da corrente de descarga é importante, mas também o cronograma da carga. Com descarga intermitente em correntes altas e médias, o desempenho das baterias aumenta visivelmente em comparação com a operação contínua. No entanto, em baixas correntes de descarga e interrupções de operação com duração de meses, sua capacidade pode diminuir devido à autodescarga.

O gráfico acima mostra as curvas de descarga de uma bateria média de sal por 4, 10, 20 e 40 horas para comparação com a bateria alcalina, que será discutida posteriormente.

Uma bateria alcalina é uma bateria voltaica de manganês-zinco que usa dióxido de manganês como cátodo, zinco em pó como ânodo e uma solução alcalina, geralmente na forma de pasta de hidróxido de potássio, como eletrólito.

Estas baterias têm uma série de vantagens (em particular, capacidade significativamente maior, melhor desempenho em Baixas temperaturas e em altas correntes de carga).

As baterias alcalinas, em comparação com as baterias de sal, podem fornecer mais corrente por um longo período de tempo. Uma corrente mais alta torna-se possível porque o zinco não é usado aqui na forma de vidro, mas na forma de pó com área maior contato com eletrólito. O hidróxido de potássio na forma de pasta é usado como eletrólito.

É graças à capacidade deste tipo de células galvânicas de fornecer uma corrente significativa (até 1 A) por um longo período que as baterias alcalinas são mais comuns hoje.

Brinquedos elétricos, equipamentos médicos portáteis, dispositivos eletrônicos e câmeras usam baterias alcalinas. Eles duram 1,5 vezes mais que os salgados se a descarga for de baixa corrente. O gráfico mostra as curvas de descarga em várias correntes para comparação com uma bateria de sal (o gráfico foi mostrado acima) por 4, 10, 20 e 40 horas.

Baterias de lítio

Outro tipo bastante comum de célula voltaica são as baterias de lítio - células voltaicas únicas não recarregáveis ​​que usam lítio ou seus compostos como ânodo. Graças ao uso de metal alcalino, eles apresentam uma grande diferença de potencial.

O cátodo e o eletrólito de uma célula de lítio podem ser muito diferentes, portanto o termo "célula de lítio" combina um grupo de células com o mesmo material anódico. Por exemplo, dióxido de manganês, monofluoreto de carbono, pirita, cloreto de tionila, etc. podem ser usados ​​como cátodo.

As baterias de lítio diferem de outras baterias por sua longa vida útil e alto custo. Dependendo do tamanho escolhido e dos produtos químicos utilizados, uma bateria de lítio pode produzir tensões de 1,5 V (compatível com baterias alcalinas) a 3,7 V.

Essas baterias têm a maior capacidade por unidade de massa e por muito tempo armazenar As células de lítio são amplamente utilizadas em equipamentos eletrônicos portáteis modernos: para alimentar relógios placas-mãe computadores, para alimentar dispositivos portáteis dispositivos médicos, relógio de pulso, calculadoras, equipamentos fotográficos, etc.

O gráfico acima mostra as curvas de descarga de duas baterias de lítio de dois fabricantes populares. A corrente inicial era de 120 mA (por resistor de cerca de 24 Ohms).

Células e baterias galvânicas

Um elemento galvânico, ou par galvânico, é um dispositivo constituído por duas placas metálicas (uma das quais pode ser substituída por placas de coque), imersas em um ou dois líquidos diferentes, e servindo como fonte de corrente galvânica. Um certo número de elementos voltaicos conectados entre si de maneira conhecida constituem uma bateria galvânica. O elemento mais simples em termos de estrutura consiste em duas placas, imersas em um copo de argila ou vidro, nas quais é derramado um líquido correspondente ao tipo de placa; as placas não devem ter contato metálico no líquido. D. os elementos são chamados primário se forem fontes independentes de corrente, e secundário, se só se tornarem eficazes após uma exposição mais ou menos prolongada às fontes de eletricidade que os carregam. Ao considerar a origem dos elementos voltaicos, deve-se começar com a coluna voltaica, o ancestral de todas as baterias galvânicas subsequentes, ou com a bateria de copo voltaico.

Coluna de tensão. Para compô-lo, Volta pegou pares de círculos de metal diferentes, dobrados ou mesmo soldados na base, e círculos de papelão ou tecido umedecidos com água ou solução de potássio cáustico. Inicialmente, foram usadas canecas de prata e cobre, e depois geralmente de zinco e cobre. A partir deles foi feito um pilar, conforme mostrado no diagrama. 1, a saber: primeiro é colocada uma placa de cobre e sobre ela é colocada uma placa de zinco (ou vice-versa), sobre a qual é colocado um círculo de papelão umedecido; este constituía um par, ao qual se sobrepunha um segundo, novamente composto por círculos de cobre, zinco e papelão, sobrepostos um ao outro na mesma ordem do primeiro par.

Continuando a aplicar os pares subsequentes na mesma ordem, você pode criar um pilar; o pilar mostrado no diabo. 1, à esquerda, consiste em pares de 11 volts. Se um poste for instalado em uma placa de substância isolante, ou seja, não condutora, por exemplo, vidro, então, a partir do meio dele, metade da coluna (a parte inferior em nosso desenho) será carregada com eletricidade positiva e a outra (parte superior do desenho) - negativa. A intensidade da eletricidade, imperceptível no meio, aumenta à medida que se aproxima das extremidades, onde é maior. Os fios são soldados nas placas mais baixas e mais altas; colocar as extremidades livres dos fios em contato dá origem ao movimento da eletricidade positiva da extremidade inferior do poste através do fio para a superior e ao movimento da eletricidade negativa na direção oposta; uma corrente elétrica ou galvânica é formada (veja esta palavra). Volta considerou duas placas de metais diferentes como um par e atribuiu ao líquido apenas a capacidade de conduzir eletricidade (ver Galvanismo); mas de acordo com a visão estabelecida posteriormente, o par consiste em duas placas diferentes e uma camada líquida entre eles; portanto, as placas superior e inferior do pilar (Fig. 1 à direita) podem ser removidas. Tal pilar consistirá de 10 pares, e então sua placa inferior será de cobre, e a superior será de zinco, e a direção do movimento da eletricidade, ou a direção da corrente galvânica, permanecerá a mesma: da extremidade inferior do pilar (agora de zinco) para o superior (de cobre). A extremidade de cobre do pólo era chamada de pólo positivo, a extremidade de zinco era chamada de pólo negativo. Posteriormente, na terminologia de Faraday, o pólo positivo é denominado ânodo, negativo - cátodo. A coluna voltaica pode ser colocada horizontalmente em uma calha, coberta internamente com uma camada isolante de cera fundida com harpia. Hoje em dia o pólo voltaico não é utilizado pelo motivo Muito trabalho e o tempo necessário para compilá-lo e desmontá-lo; mas no passado usavam pilares compostos por centenas e milhares de pares; O professor V. Petrov usou-o em São Petersburgo em 1801-2. Durante seus experimentos com uma coluna, às vezes composta por 4.200 pares (ver Galvanismo), Volta construiu seu aparelho em outra forma, que é a forma de baterias posteriores. A bateria de Volta (corona di tazze) consistia em copos localizados ao redor da circunferência de um círculo nos quais era derramada água morna ou uma solução salina; em cada copo havia duas placas de metal diferentes, uma oposta à outra. Cada placa é conectada por fio a uma placa diferente do copo adjacente, de modo que de um copo para outro ao longo de toda a circunferência as placas se alternem constantemente: zinco, cobre, depois novamente zinco e cobre, etc. , em um copo há placa de zinco, no outro - cobre; ao longo do fio que conecta essas placas externas, a corrente fluirá da placa de cobre (pólo positivo) para a placa de zinco (pólo negativo). Volta considerou esta bateria menos conveniente do que um poste, mas na verdade foi o formato da bateria que se generalizou. Na verdade, a estrutura da coluna voltaica logo foi alterada (Cruikshank): uma caixa de madeira oblonga, dividida por placas de cobre e zinco soldadas entre si, em pequenos compartimentos nos quais o líquido era derramado, era mais conveniente do que uma coluna voltaica comum. Melhor ainda era uma caixa dividida em compartimentos por paredes transversais de madeira; placas de cobre e zinco foram colocadas em ambos os lados de cada divisória, sendo soldadas entre si na parte superior, onde, além disso, ficou um ilhó. Uma vara de madeira que passava por todas as orelhas servia para retirar todos os pratos do líquido ou para mergulhá-los.

Elementos com um líquido. Logo depois, começaram a ser feitos pares individuais ou células que poderiam ser combinadas em baterias. jeitos diferentes. A força excitatória elétrica dos elementos depende dos metais e líquidos e seus componentes, e a resistência interna depende dos líquidos e do tamanho dos elementos. Para reduzir a resistência e aumentar a intensidade da corrente, é necessário reduzir a espessura da camada líquida entre placas diferentes e aumentar o tamanho da superfície imersa dos metais. Isto é feito em Elemento Wollaston(Wollaston - de acordo com a pronúncia mais correta Wulsten). O zinco é colocado dentro de uma placa de cobre dobrada, na qual são inseridos pedaços de madeira ou cortiça para evitar que as placas se toquem; um fio, geralmente de cobre, é soldado a cada uma das placas; as extremidades desses fios são colocadas em contato com um objeto através do qual desejam passar uma corrente que flui na direção do cobre para o zinco ao longo dos condutores externos e do zinco para o cobre ao longo peças internas elemento. Em geral, a corrente flui dentro do líquido de um metal sobre o qual o líquido atua quimicamente com mais força, para outro, sobre o qual atua com menos força. Nesta célula, ambas as superfícies da placa de zinco servem para o fluxo de eletricidade; Este método de duplicar a superfície de uma das placas passou a ser usado posteriormente ao organizar todos os elementos com um líquido. O elemento Wollaston utiliza ácido sulfúrico diluído, que se decompõe sob a ação da corrente (ver Condutividade galvânica); o resultado da decomposição será a oxidação do zinco e a formação de sulfato de zinco, dissolvendo-se em água, e a liberação de hidrogênio na placa de cobre, que assim entra em estado polarizado (ver Polarização galvânica e condutividade galvânica), reduzindo a corrente força. A variabilidade deste estado polarizado é acompanhada pela variabilidade na intensidade da corrente.

De muitos elementos com um líquido chamamos elementos de mídia(Smee) e Grena, no primeiro - platina ou prata platinada entre duas placas de zinco, todas imersas em ácido sulfúrico diluído. A ação química é a mesma do elemento de Wollaston e é polarizada pelo hidrogênio na platina; mas a corrente é menos variável. A força de excitação elétrica é maior que no cobre-zinco.

Elemento de Grenet consiste em uma placa de zinco colocada entre duas telhas cortadas de coque; o líquido para este elemento é preparado de acordo com receitas diferentes, mas sempre a partir de sal dicromopotássico, ácido sulfúrico e água. De acordo com uma receita, para 2.500 gramas de água você precisa de 340 gramas do sal mencionado e 925 gramas de ácido sulfúrico. A força de excitação elétrica é maior que no elemento Wollaston.

Durante a ação do elemento Grenet, forma-se sulfato de zinco, como nos casos anteriores; mas o hidrogênio, combinando-se com o oxigênio do ácido crômico, forma água; o alúmen de cromo é formado no líquido; a polarização é reduzida, mas não destruída. Para o elemento Grenet é usado recipiente de vidro com uma parte inferior estendida, como mostrado na Fig. 7 tabela “Células galvânicas e baterias”. Tanto líquido é derramado para que a placa de zinco Z, que é mais curto que a cocaína COM, foi possível puxando a haste presa a ele T, retire do líquido durante o tempo em que o elemento deve permanecer inativo. Grampos V, V, conectado - um com aro de haste T, e portanto, com zinco, e outro com borda de carvão, são atribuídos às pontas dos fios condutores. Nem os discos nem suas molduras possuem contato metálico entre si; a corrente flui ao longo dos fios de conexão através de objetos externos na direção do coque para o zinco. O elemento carbono-zinco pode ser usado com solução de sal de cozinha (na Suíça, para telégrafos, ligações) e tem validade de 9 a 12 meses. sem cuidados.

Elemento de Lalande e Chaperone, melhorado por Edison, consiste em uma placa de zinco e outra prensada em óxido de cobre. O líquido é uma solução de potássio cáustico. A ação química é a oxidação do zinco, que então forma um composto com o potássio; O hidrogênio separado, oxidado pelo oxigênio do óxido de zinco, passa a fazer parte da água resultante e o cobre é reduzido. A resistência interna é baixa. A força excitatória não é determinada com precisão, mas é menor que a do elemento Daniel.

Elementos com dois líquidos. Como a liberação de hidrogênio em um dos corpos sólidos dos elementos de hidrogênio é um motivo que reduz a força da corrente (na verdade eletricamente excitante) e a torna instável, então colocar a placa na qual o hidrogênio é liberado em um líquido capaz de doar o oxigênio para se combinar com o hidrogênio deve fazer com que a corrente seja constante. Becquerel foi o primeiro a construir (1829) um elemento cobre-zinco com dois líquidos para o propósito mencionado, quando os elementos de Grenet e Lalande ainda não eram conhecidos. Mais tarde Danilo(1836) projetaram um elemento semelhante, mas mais conveniente de usar. Para separar os líquidos são necessários dois recipientes: um recipiente de vidro ou argila esmaltada, que contém um recipiente cilíndrico, de argila, levemente cozido e, portanto, poroso, no qual é derramado um dos líquidos e um dos metais é colocado; no espaço em forma de anel entre dois recipientes é derramado outro líquido no qual é imersa uma placa de outro metal. No elemento de Daniel, o zinco é imerso em ácido sulfúrico fraco e o cobre é imerso em uma solução aquosa de sulfato de cobre (azul). Figo. 1 da tabela mostra 3 elementos de Daniel conectados em uma bateria;

cilindros dobrados em zinco são colocados em vidros externos, placas de cobre, também em forma de cilindro ou dobradas como a letra S, são colocadas em cilindros internos de argila. Você pode colocá-lo ao contrário, ou seja, cobre em recipientes externos. A corrente flui do cobre para o zinco através de condutores externos e do zinco para o cobre através do líquido na própria célula ou bateria, e ambos os líquidos se decompõem simultaneamente: o sulfato de zinco é formado em um recipiente com ácido sulfúrico, e o hidrogênio vai para a placa de cobre, ao mesmo tempo, o sulfato de cobre (CuSO 4) se decompõe em cobre (Cu), que é depositado na placa de cobre, e em um composto separadamente inexistente (SO 4), que por um processo químico forma água com hidrogênio antes que tenha tempo ser liberado na forma de bolhas no cobre. Argila porosa, facilmente umedecida por ambos os líquidos, permite transmitir processos químicos de partícula em partículas através de ambos os líquidos de um metal para outro. Após a ação da corrente, cuja duração depende da sua força (e esta última em parte das resistências externas), bem como da quantidade de líquidos contidos nos vasos, todo o sulfato de cobre é consumido, conforme indicado pela descoloração do sua solução; então começa a separação das bolhas de hidrogênio no cobre e, ao mesmo tempo, a polarização desse metal. Este elemento é denominado constante, o que, no entanto, deve ser entendido relativamente: em primeiro lugar, mesmo com vitríolo saturado há uma polarização fraca, mas o principal é que a resistência interna do elemento primeiro diminui e depois aumenta. De acordo com este segundo e razão principal No início da ação do elemento nota-se um aumento gradativo da corrente, quanto mais significativo, menos a intensidade da corrente é enfraquecida por resistências externas ou internas. Depois de meia hora, uma hora ou mais (a duração aumenta com a quantidade de líquido com zinco), a corrente começa a enfraquecer mais lentamente do que aumentou, e depois de mais algumas horas atinge sua força original, enfraquecendo gradativamente ainda mais. Se em um recipiente com uma solução sulfato de cobre um suprimento desse sal é colocado na forma não dissolvida, então isso dá continuidade à existência da corrente, além de substituir a solução resultante de sulfato de zinco por ácido sulfúrico diluído fresco. Porém, com um elemento fechado, o nível do líquido com o zinco diminui gradativamente e com o cobre aumenta - circunstância que por si só enfraquece a corrente (de um aumento na resistência por esse motivo) e, além disso, indica uma transição do líquido de um recipiente para outro (transferência de íons, veja Condutividade galvânica, osmose galvânica). O sulfato de cobre penetra no recipiente com zinco, do qual o zinco libera cobre de forma puramente química, fazendo com que ele precipite parcialmente no zinco e parcialmente nas paredes do recipiente de argila. Por esses motivos, há um grande desperdício de sulfato de zinco e cobre que é inútil para a corrente. No entanto, o elemento de Daniel ainda é um dos mais constantes. O vidro de barro, embora molhado pelo líquido, apresenta grande resistência à corrente; usando pergaminho em vez de argila, a corrente pode ser aumentada significativamente, reduzindo a resistência (elemento Carré); o pergaminho pode ser substituído por uma bolha animal. Em vez de ácido sulfúrico diluído, você pode usar uma solução de sal de cozinha ou sal marinho para zinco; a força excitatória permanece quase a mesma. Os efeitos químicos não foram estudados.

Elemento Meidinger. Para correntes frequentes e contínuas e, além disso, bastante constantes, mas fracas, pode-se usar o elemento Meidinger (Fig. 2 da tabela), que é uma modificação do elemento Daniel. O vidro externo possui uma extensão na parte superior, onde é colocado um cilindro de zinco na borda interna; No fundo do copo é colocado outro pequeno, no qual é colocado um cilindro enrolado em folha de cobre, ou um círculo de cobre é colocado no fundo do recipiente interno, que é então preenchido com uma solução de sulfato de cobre. Em seguida, despeje com cuidado uma solução de sulfato de magnésio por cima, que preencha todo o espaço livre do recipiente externo e não desloque a solução de vitríolo, pois possui maior Gravidade Específica. Porém, por meio da difusão de líquidos, o vitríolo chega lentamente ao zinco, onde cede seu cobre. Para manter a saturação desta solução, dentro do elemento é colocado um frasco de vidro virado com pedaços de sulfato de cobre e água. Os condutores saem dos metais; suas partes no líquido possuem uma casca de guta-percha. A ausência de jarro de barro no elemento permite que ele seja utilizado por muito tempo sem alterar suas peças; mas sua resistência interna é alta, deve ser movimentado de um lugar para outro com muito cuidado e contém muito sulfato de cobre, que é inútil para a corrente; no frasco, mesmo de um elemento pequeno, é colocado cerca de 1/2 quilograma de vitríolo. É muito adequado para telégrafos, chamadas elétricas e outros casos semelhantes e pode durar meses. Elementos Callot e Trouvé-Callot semelhantes aos elementos Meidinger, mas mais simples que os últimos. Kristen em São Petersburgo, ele também organizou uma modificação útil do elemento Meidinger. Elemento Thomson em forma de prato ou bandeja há um Daniel's modificado; membranas planas porosas feitas de papel manteiga separam um líquido do outro, mas você pode ficar sem membranas. Elemento Siemens E Halske também pertence à categoria de Daniel. Elemento do Minotto. No fundo de uma jarra de vidro há um círculo de cobre, sobre o qual são derramados cristais de sulfato de cobre, e no topo há uma espessa camada de areia siliciosa, sobre a qual é colocado um círculo de zinco. Tudo está cheio de água. Dura de 1 ano e meio a 2 anos em linhas telegráficas. Em vez de areia, pode-se levar pó de carvão animal (Darsonval). Elemento Trouvé. Um círculo de cobre sobre o qual há uma coluna de círculos feitos de papel passável, impregnados com sulfato de cobre na parte inferior e sulfato de zinco na parte superior. Uma pequena quantidade de água molhando o papel ativa o elemento. A resistência é bastante elevada, a ação é longa e constante.

Elemento bosque, platina-zinco; a platina está imersa em ácido nítrico forte, o zinco em ácido sulfúrico fraco. O hidrogênio liberado pela ação da corrente é oxidado pelo oxigênio do ácido nítrico (NHO 2), que se transforma em anidrido nítrico (N 2 O 4), cujos vapores vermelho-laranja liberados são prejudiciais à respiração e estragam todo o cobre partes do aparelho, que são, portanto, melhor feitas de chumbo. Estes elementos só podem ser utilizados em laboratórios onde existam exaustores, devendo numa sala normal serem colocados em recuperador de calor ou lareira; possuem alta força excitatória e baixa resistência interna - todas as condições para uma alta intensidade de corrente, que é tanto mais constante quanto maior o volume de líquidos contidos no elemento. Figo. 6 da tabela mostra um tal elemento de formato plano; fora dele, à direita, há uma placa de zinco dobrada conectada à folha de platina do elemento Z o segundo elemento, em cuja dobra existe um vaso plano de barro V para platina. À esquerda está uma folha de platina fixada ao elemento zinco e pertencente ao terceiro elemento. Com este formato de elementos, a resistência interna é muito pequena, mas o forte efeito da corrente não dura muito devido à pequena quantidade de líquidos. A corrente flui da platina através dos condutores externos até o zinco, de acordo com a regra geral declarada acima.

Elemento de Bunsen(1843), carvão-zinco, substitui completamente o anterior e é mais barato que ele, já que a cara platina é substituída por telhas de coque. Os fluidos são os mesmos do elemento Grove, a força de excitação elétrica e a resistência são aproximadamente as mesmas; a direção da corrente é a mesma. Um elemento semelhante é mostrado na Fig. 3 mesas; ladrilho de carvão marcado com letra COM, Com braçadeira metálica, onde é colocado o sinal +; este é o pólo positivo, ou ânodo, do elemento. Do cilindro de zinco Z com uma pinça (pólo negativo, ou cátodo) há uma placa com outra pinça, aplicada na placa de carbono do segundo elemento no caso de bateria. Grove foi o primeiro a substituir a platina em seu elemento pelo carvão, mas seus experimentos foram esquecidos. Elemento Darsonval, carbono-zinco; para o carvão, uma mistura de ácido nítrico e clorídrico, 1 volume cada, com 2 volumes de água contendo 1/20 de ácido sulfúrico. Elemento Fora.- Em vez de uma telha de coque, utiliza-se uma garrafa feita de grafite e argila; O ácido nítrico é derramado lá. Isto é aparentemente mudança externa O elemento Bunsen torna o uso do ácido nítrico mais completo.

Elemento Sosnovsky.- Zinco em solução de hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio; carvão em um líquido composto por 1 volume de ácido nítrico, 1 volume de ácido sulfúrico, 1 volume de ácido clorídrico, 1 volume de água. Notável por seu altíssimo poder excitatório elétrico.

Elemento Callan.- O carbono dos elementos de Bunsen é substituído por ferro; a força excitatória permanece a mesma do carvão. O ferro não é exposto ao ácido nítrico, estando em estado passivo. Em vez de ferro, pode ser usado de forma útil ferro fundido com algum teor de silício.

Elemento Poggendorff difere do elemento Bunsen por substituir o ácido nítrico por um líquido semelhante ao utilizado no elemento Grenet. Para 12 partes em peso de dicromato de potássio dissolvido em 100 partes de água, adicione 25 partes de ácido sulfúrico forte. A força excitatória é a mesma do elemento de Bunsen; mas a resistência interna é maior. O oxigênio no referido líquido cedido para a oxidação do hidrogênio é menor do que no ácido nítrico no mesmo volume. A ausência de odor na utilização destes elementos, aliada a outras vantagens, tornaram-no mais cómodo de utilizar. No entanto, a polarização não foi completamente eliminada. Elemento Imshenetsky, carbono-zinco. Placa de grafite (carbono) em solução de ácido crômico, zinco em solução de sal de sulfeto de sódio. Grande força excitatória, baixa resistência interna, aproveitamento quase completo do zinco e muito bom aproveitamento do ácido crômico.

Elemento Leclanche, carbono-zinco; em vez de um líquido oxidante, contém pó (grande) de peróxido de manganês na placa de carvão, misturado com pó de coque (tabela Fig. 5) em uma jarra interna de argila permeável a líquidos; Um bastão de zinco é colocado do lado de fora, em um dos cantos do frasco de formato especial. O líquido - uma solução aquosa de amônia - é derramado de fora e penetra em uma jarra de barro até o carvão (coque), umedecendo o peróxido de manganês; o topo do frasco geralmente é preenchido com resina; buracos são deixados para os gases escaparem. A força excitatória é média entre os elementos de Daniel e Bunsen, a resistência é alta. Este elemento, deixado fechado, fornece uma corrente de intensidade decrescente rapidamente, mas para telégrafos e uso doméstico dura de um a dois anos quando adicionado líquido. Quando a amônia (NH 4 Cl) se decompõe, o cloro é liberado no zinco, formando cloreto de zinco e amônia com o carvão. O peróxido de manganês, rico em oxigênio, passa aos poucos para um composto de menor estado de oxidação, mas não em todas as partes da massa que preenche o vaso de argila. Para aproveitar mais completamente o peróxido de manganês e reduzir a resistência interna, esses elementos são dispostos sem pote de barro, e as telhas são prensadas a partir de peróxido de manganês e carvão, entre os quais é colocado coque, conforme mostrado na Fig. 4 mesas. Esses tipos de elementos podem ser fechados e fáceis de transportar; o vidro é substituído por borracha de chifre. Geff também modificou este elemento, substituindo a solução de amônia por uma solução de cloreto de zinco.

Elemento de Marie-Devi, carvão-zinco, contém, com o carvão, uma massa pastosa de sulfato de mercúrio (Hg 2 SO 4), umedecida com água, colocada em uma jarra de barro poroso. Sobre o zinco é derramado ácido sulfúrico fraco ou mesmo água, pois o primeiro já será liberado do sal de mercúrio pela ação de uma corrente, na qual o hidrogênio é oxidado, e com o carvão é liberado o mercúrio metálico, de modo que depois de algum tempo o elemento torna-se zinco-mercúrio. A força excitatória elétrica não muda com o uso de mercúrio puro em vez de carvão; é um pouco maior que no elemento Leclanche, a resistência interna é grande. Adequado para telégrafos e em geral para ação em corrente intermitente. Esses elementos também são utilizados para fins médicos e preferem ser carregados com óxido de sulfato de mercúrio (HgSO 4). A forma deste elemento, conveniente para fins médicos e outros, é um cilindro alto de borracha de chifre, cuja metade superior contém zinco e carvão, e a metade inferior contém água e sulfato de mercúrio. Se o elemento for virado de cabeça para baixo ele atua, mas na primeira posição não gera corrente.

Elemento Warren Delarue- zinco-prata. Uma estreita tira de prata sobressai de um cilindro de cloreto de prata fundido (AgCl) colocado em um tubo de papel manteiga; o zinco tem a forma de uma haste fina. Ambos os metais são colocados em um tubo de vidro selado com rolha de parafina. O líquido é uma solução de amônia (23 partes de sal por 1 litro de água). A força de excitação elétrica é quase a mesma (um pouco mais) que no elemento Daniel. O metal prateado é depositado a partir do cloreto de prata na tira de prata do elemento e nenhuma polarização ocorre. Baterias feitas com eles foram utilizadas para experimentos de passagem de luz em gases rarefeitos (V, Warren Delarue). Geff deu a esses elementos um dispositivo que os tornou fáceis de transportar; usado para bobinas de indução médica e para correntes contínuas.

Elementos de Duchaumin, Partz, Figier. O primeiro é o zinco-carbono; zinco em uma solução fraca de sal de cozinha, carvão - em uma solução de cloreto férrico. Instável e pouco explorado. Partz substituiu o zinco pelo ferro; uma solução de sal de cozinha tem densidade de 1,15, uma solução de cloreto férrico tem densidade de 1,26. Melhor que o anterior, embora a força excitatória elétrica seja menor. Figier utiliza um líquido no elemento ferro-carvão, obtido pela passagem de uma corrente de cloro através de uma solução saturada sulfato de ferro. Elemento niodo, carbono-zinco. O zinco tem a forma de um cilindro que envolve um cilindro de argila porosa contendo uma placa de coque coberta com água sanitária. O elemento é selado com uma rolha preenchida com cera; uma solução de sal de cozinha (24 partes por 100 partes de água) é despejada no orifício. A força excitatória elétrica é grande; com ação constante e um tanto prolongada sobre pequenas resistências externas, logo enfraquece, mas após uma ou duas horas de inatividade do elemento atinge seu valor anterior.

Elementos secos. Este nome pode ser dado a elementos nos quais a presença de líquido não é aparente quando este é sugado para dentro dos corpos porosos do elemento; seria melhor ligar para eles molhado. Estes incluem o elemento Trouvé cobre-zinco descrito acima e o elemento Leclanche, modificado por Germain. Este último utiliza fibra extraída do coco; A partir dele se prepara uma massa que absorve fortemente líquidos e gases, tem aspecto seco e só adquire aspecto úmido sob pressão. Facilmente portátil e adequado para estações telegráficas e telefônicas itinerantes. Elementos Gasner (carbono-zinco), que contêm gesso, provavelmente impregnado com cloreto de zinco ou amônia (mantidos em segredo). A força excitatória é aproximadamente a mesma do elemento Leclanche, algum tempo após o início da ação deste último; a resistência interna é menor que a de Leclanche. Em uma célula seca de Leclanche-Barbier, o espaço entre o cilindro externo de zinco e o cilindro oco interno de aglomerado, que inclui peróxido de manganês, é preenchido com gesso, uma solução saturada de composição desconhecida. Os primeiros e bastante demorados testes desses elementos foram favoráveis ​​para eles. Elemento gelatina-glicerina Kuznetsova existe cobre-zinco; consiste em uma caixa de papelão impregnada com parafina com fundo colado com estanho por dentro e por fora. Uma camada de sulfato de cobre triturado é derramada sobre a lata, sobre a qual é derramada uma massa de gelatina-glicerina contendo ácido sulfúrico. Quando esta massa endurece, uma camada de zinco amalgamado triturado é derramada, novamente preenchida com a mesma massa. Esses elementos constituem uma bateria como uma coluna voltaica. Projetado para chamadas, telégrafos e telefones. Em geral, o número de diferentes elementos secos é muito significativo; mas na maioria, devido à composição secreta dos líquidos e aglomerados, o julgamento sobre eles só é possível de forma prática, mas não científica.

Elementos de grande superfície e baixa resistência. Nos casos em que é necessário incandescer fios ou placas curtas e bastante grossas, como, por exemplo, durante algumas operações cirúrgicas (ver Galvanocáustica), são utilizados elementos com grandes superfícies metálicas imersas em líquido, o que reduz a resistência interna e, assim, aumenta o atual. O método de duplicação de superfície de Wollaston é aplicado à composição de superfícies de um grande número de placas, como mostrado na Fig. 2, onde ei, ei, ei- placas do mesmo metal são colocadas nos espaços entre as placas ts, ts, ts, ts outro metal.

Todas as placas são paralelas entre si e não se tocam, mas todas com o mesmo nome são conectadas por fios externos em um todo. Todo este sistema é um elemento uniforme de duas placas, cada uma com uma área superficial seis vezes maior que a mostrada, com uma espessura da camada líquida entre as placas igual à distância entre cada duas placas mostrada no desenho. Já no início deste século (1822), foram construídos dispositivos com grande superfície metálica. Estes incluem o grande elemento Gare, chamado de deflagrador. Folhas de zinco e cobre comprimento longo, separados por flanela ou pauzinhos de madeira, são enroladas em um rolo no qual as folhas não entram em contato metálico umas com as outras. Este rolo está imerso em uma cuba de líquido e produz uma corrente muito alta ao atuar sobre uma resistência externa muito pequena. A superfície de cada folha tem cerca de 50 metros quadrados. pés (4 metros quadrados). Hoje em dia, em geral, procuram reduzir a resistência interna dos elementos, mas conferem-lhes uma superfície particularmente grande para algumas aplicações particulares, por exemplo, em cirurgia para corte de crescimentos dolorosos com fio ou placa quente, para cauterização (ver Galvanocáustica ). Como os condutores de baixa resistência são aquecidos, a corrente pode ser obtida justamente reduzindo a resistência interna. Portanto, um grande número de placas é colocado em elementos galvanocáusticos, dispostos de forma semelhante aos mostrados na Fig. 2 textos. O dispositivo não apresenta características especiais, mas está adaptado para uma utilização cómoda; como, por exemplo, as células de carbono-zinco ou as baterias Chardin com cromo líquido, usadas em Paris, Lyon, Montpellier e Bruxelas. Os operadores devem ser alertados sobre a necessidade de usar um medidor de corrente de resistência muito baixa (amperímetro, ou amperímetro) para garantir que a bateria esteja em boas condições antes da operação.

Elementos normais devem reter sua força eletricamente excitante ou ter uma diferença de potencial constante pelo maior tempo possível quando são mantidos abertos, a fim de servir como uma unidade de medida normal ao comparar forças eletricamente excitantes entre si. Para tanto, Rainier propôs um par cobre-zinco, em que a superfície do cobre é muito grande em relação à do zinco. O líquido é uma solução de 200 partes de sal de cozinha seco em 1000 partes de água. Nesta condição, a polarização do cobre é muito fraca se este elemento for introduzido num circuito com alta resistência e em pouco tempo. Elemento normal Latimer Clark consiste em zinco em uma solução de sulfato de zinco, mercúrio e sal de sulfeto de mercúrio (Hg 2 SO 4). Elemento normal Flamengo, cobre-zinco, com soluções de sulfato de cobre e sulfato de zinco de certa densidade sempre constante. Elemento normal Correios e Telégrafos de Londres, cobre-zinco, com solução de sulfato de zinco e cristais de sulfato de cobre com cobre é muito adequado. Para a força elétrica excitatória do elemento Fleming, consulte a placa no final do artigo.

Elementos secundários, ou baterias, originam-se dos pilares secundários de Ritter (ver Galvanismo), que permaneceram sem atenção especial durante 50 anos. Uma coluna Ritter, composta por placas de cobre imersas em algum líquido, polarizou-se após a ação de uma coluna voltaica sobre ela, e a partir daí ela própria poderia gerar uma corrente cujo sentido era oposto ao da corrente primária. Em 1859, Plante construiu um elemento constituído por duas folhas de chumbo, enroladas em espiral como um deflagrador Gare, sem contato metálico mútuo, e imersas em ácido sulfúrico fraco. Ao conectar uma folha de chumbo ao ânodo (pólo positivo) e a outra ao cátodo de uma bateria de pelo menos 2 células Bunsen ou Poggendorff conectadas em série, e assim passar uma corrente que flui no líquido de chumbo a chumbo, causando assim a separação do oxigênio na placa de chumbo, ligada ao ânodo, e do hidrogênio em uma folha ligada ao cátodo. Uma camada de peróxido de chumbo se forma na placa anódica, enquanto a placa catódica fica completamente limpa de óxidos. Devido à heterogeneidade das placas, elas formam pares com grande força elétrica excitatória, dando uma corrente no sentido oposto ao anterior. A grande força excitatória que se desenvolve no elemento secundário e dirigida de forma oposta à força excitatória da bateria primária é a razão para a exigência de que esta exceda a primeira. Dois elementos Poggendorff conectados em série têm uma força de excitação de cerca de 4 volts, mas um elemento Plante apenas cerca de 2 1/2. Para carregar 3 ou 4 elementos Plante conectados em paralelo (ver baterias galvânicas), de fato, os 2 elementos Poggendorff anteriores seriam suficientes, mas sua ação seria muito lenta para oxidar uma superfície tão grande de chumbo; portanto, para carregar simultaneamente, por exemplo, 12 elementos Plante conectados em paralelo, é necessária a ação de 3-4 elementos Bunsen com uma força de excitação de 6-8 volts por várias horas. Células Plante carregadas conectadas em série desenvolvem uma força de excitação elétrica de 24 volts e produzem mais incandescência, por exemplo, do que uma bateria em carga, mas o efeito da bateria secundária será mais curto. A quantidade de eletricidade acionada pela bateria secundária não é maior do que a quantidade de eletricidade que passa por ela da bateria primária, mas, passando pelos condutores externos com maior tensão ou diferença de potencial, é gasta em menos tempo.

As células vegetais, após vários aprimoramentos práticos, foram chamadas de baterias. Em 1880, Faure teve a ideia de cobrir as placas de chumbo com uma camada de chumbo vermelho, ou seja, óxido de chumbo pronto, que, devido à ação da corrente primária, foi posteriormente oxidado em uma placa e desoxidado em o outro. Mas o método de fixação do chumbo vermelho exigiu melhorias técnicas, que consistiram essencialmente na utilização de uma grelha de chumbo, em que as células vazias eram preenchidas com uma massa de chumbo vermelho e litargírio em ácido sulfúrico fraco. A bateria Fitz-Gerald utiliza telhas de óxido de chumbo sem qualquer base metálica; Em geral, existem muitos sistemas de baterias e aqui está a imagem de apenas um dos melhores (Fig. 8 da tabela). A grade de chumbo Hagen é composta por duas saliências voltadas uma para a outra, o que evita que pedaços de óxido de chumbo caiam da moldura; cortes especialmente representados ao longo das linhas ab E CD O desenho principal explica a estrutura desta moldura. Um quadro é preenchido com chumbo vermelho, o outro com litargírio (o estado de oxidação mais baixo do chumbo). Um número ímpar, geralmente cinco ou sete, de placas são conectadas da mesma forma explicada no diabo. 2; no primeiro caso 3, no segundo 4 estão cobertos de litargírio. Dos técnicos russos, Yablochkov e Khotinsky se beneficiaram com o projeto das baterias. Estes elementos secundários, que apresentam um inconveniente técnico - um peso muito grande, têm recebido diversas aplicações técnicas, entre outras coisas, para iluminação eléctrica doméstica nos casos em que é impossível utilizar a corrente contínua dos dínamos para este fim. As baterias carregadas em um local podem ser transportadas para outro. Agora são carregados não com elementos primários, mas com dínamos, obedecendo a algumas regras especiais (ver Dínamos, Iluminação elétrica).

Composição de baterias galvânicas. A bateria é composta por elementos de três formas: 1) conexão em série, 2) conexão paralela, 3) combinados de ambos os anteriores. Na fig. A Tabela 1 mostra uma conexão em série de 3 elementos de Daniel: o zinco do primeiro par, contando da direita, é conectado por uma fita de cobre ao cobre do segundo par, o zinco do segundo par ao cobre do terceiro. A extremidade livre do cobre do primeiro par é o ânodo, ou terminal positivo da bateria; a extremidade livre do terceiro par é o cátodo, ou terminal negativo da bateria. Para conectar esses mesmos elementos em paralelo, todos os zincos devem ser conectados entre si com fitas metálicas e todas as folhas de cobre devem ser conectadas com fitas ou fios em um todo separado do zinco; a superfície complexa de zinco será o cátodo, a superfície complexa de cobre será o ânodo. A ação dessa bateria é igual à ação de uma única célula, que teria uma área de superfície três vezes maior que uma única célula da bateria. Finalmente, o terceiro método de ligação pode ser aplicado a pelo menos 4 elementos. Ao conectar os dois em paralelo, obtemos dois ânodos complexos e os mesmos dois cátodos; Ao conectar o primeiro ânodo complexo ao segundo cátodo complexo, obtemos uma bateria de dois elementos com superfície dupla. Foda-se. 3 textos retratam dois compostos complexos diferentes de 8 elementos, cada um representado por dois anéis concêntricos separados por espaços pretos. Sem entrar em detalhes, notamos que de acordo com aparência o método de composição dessas baterias difere daqueles que acabamos de descrever.

Em (I) 4 elementos são conectados em série, mas em uma extremidade os dois zincos externos são conectados por uma tira de metal Kk, e no lado oposto, as duas placas externas de cobre são conectadas por uma placa AA, que é o ânodo, enquanto Controle de qualidade - cátodo de uma bateria complexa, equivalente a 4 elementos do dobro da superfície conectados em série. O desenho 3 (II) mostra uma bateria equivalente a dois elementos de uma superfície quádrupla conectados em série. Os casos em que são necessárias baterias, compostas de uma determinada maneira, são completamente esclarecidos pela fórmula de Ohm (corrente galvânica), observada a regra dela decorrente de que para obter o melhor efeito em qualquer condutor com um determinado número de elementos galvânicos, é é necessário compor uma bateria a partir deles de tal forma que dentro dela a resistência seja igual à resistência do condutor externo, ou pelo menos o mais próximo possível dele. A isto devemos acrescentar também que com uma ligação em série a resistência interna aumenta proporcionalmente ao número de pares conectados, e com uma ligação em paralelo, pelo contrário, a resistência diminui proporcionalmente a este número. Portanto, nas linhas telegráficas, que apresentam grande resistência à corrente galvânica, as baterias são constituídas por elementos ligados em série; nas operações cirúrgicas (galvanocáustica), é necessária uma bateria de elementos conectados em paralelo. Retratado no inferno. 3 (I) a bateria representa a melhor combinação de 8 células para atuar sobre uma resistência externa que é o dobro da resistência interna de uma única célula. Se a resistência externa fosse quatro vezes menor do que no primeiro caso, a bateria deveria ter a aparência de um inferno. 3 (II). Isso decorre dos cálculos usando a fórmula de Ohm. [Sobre elementos e baterias, ver o trabalho de Niodet (na tradução russa de D. Golov - “Elementos elétricos” 1891); menos detalhado: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. Artigos na revista "Electricity", 1891 e 1892]

Comparação de células galvânicas entre eles mesmos. Notas relacionadas a isso foram parcialmente fornecidas na descrição dos elementos. O mérito de uma célula galvânica é medido pela força da corrente que desenvolve e pela duração da sua ação, nomeadamente o produto da primeira quantidade pela outra. Se tomarmos o ampere como unidade de corrente (ver Corrente galvânica) e a hora como unidade de tempo, podemos medir o desempenho da célula galvânica em amperes-hora. Por exemplo, as baterias, dependendo do seu tamanho, podem fornecer de 40 a 90 amperes-hora. Para métodos de medição do trabalho realizado pela corrente elétrica, equivalente ao trabalho do chamado cavalo a vapor durante uma hora, consulte Trabalho, Energia da Corrente Elétrica.