Strona głównaPytania → Skąd się bierze napięcie elektryczne...

Skąd się bierze napięcie elektryczne baterii?

Pytanie

Pyta Wiktor

Co to znaczy przyłożyć napięcie? Źródłem potencjałów są ładunki. Czy zatem na jednej okładce baterii zgromadzony jest ich nadmiar, a na drugiej niedomiar?

Odpowiedź

Odpowiada Damian Zdulski

Napięcie elektryczne to różnica potencjałów między dwoma punktami obwodu elektrycznego. Niezerowe napięcie oznacza, że między danymi punktami występuje pole elektryczne, które działając na elektrony powoduje ich ruch i tym samym przepływ prądu w obwodzie. Gdy nie ma zmiennych w czasie pól magnetycznych, zgodnie z prawem Gaussa źródłem niezerowego pola elektrycznego są tylko ładunki elektryczne.

Zatem jeśli na przykład podłączymy do opornika naładowany kondensator, tak aby utworzyć układ zamknięty, to napięcie na kondensatorze związane z ładunkiem zgromadzonym na okładkach będzie powodować przepływ prądu, który z kolei będzie rozładowywał kondensator. W związku z tym napięcie na kondensatorze będzie maleć w czasie i zniknie gdy wyrównają się ładunki na obu jego okładkach.

Działanie baterii jest troszeczkę bardziej skomplikowane, gdyż podczas pracy utrzymuje ona cały czas stałe napięcie w obwodzie. Można ją sobie wyobrazić jako kondensator z dodatkową taśmą która przenosi elektrony z dodatniej okładki do naładowanej ujemnie, tak jak pokazano na rysunku.

http://www.wired.com/2015/02/battery-doesnt-store-charge-work/

W ten sposób podczas przepływu prądu pas transportowy będzie ładował jednocześnie kondesator i napięcie w układzie będzie pozostawać stałe.

W rzeczywistych bateriach rolę okładek pełnią elektrody dodatnia i ujemna. Za gromadzenie  ładunku na elektrodzie ujemnej odpowiadają reakcje chemiczne zachodzące między tą elektrodą a elektrolitem, w którym elektrody są zanurzone. Natomiast rolę pasa transportowego, który nie pozwala wyrównywać się potencjałom, pełni przepływ jonów dodatnich między elektrodami poprzez elektrolit (np. w ogniwie Volty) lub tak zwane klucze elektrolityczne. Elektrochemiczne szczegóły działania baterii na przykładzie ogniwa Daniella wyjaśnia filmik.