Что поддерживает постоянное напряжение в аккумуляторе?

Я знаю, что есть много вопросов, связанных с похожими ситуациями ( аккумуляторы, подключенные параллельно , аккумуляторы и поля ?, наивный вопрос о батареях и часто встречающийся я не понимаю, что мы на самом деле подразумеваем под падением напряжения ).

Однако у меня есть вопрос, и после изучения только структуры батареи мне стало интересно, какая именно структура/процесс поддерживает постоянное падение напряжения в батареях? Я имею в виду, что в каждой полуэлементе происходят определенные химические реакции, а электролиты поддерживают сохранение заряда, я понимаю, что у электрона есть какая-то мотивация для перехода из одной ячейки в другую.

Но почему эта мотивация так постоянна? Я действительно хочу получить это.

Ответы (1)

Рассмотрим на мгновение ячейку, которая не подключена к цепи, т. е. нет пути для тока, внешнего по отношению к ячейке.

Химические реакции внутри клетки удаляют электроны с катода и добавляют электроны к аноду.

Таким образом, по мере протекания химических реакций между анодом и катодом создается электрическое поле из-за разной плотности заряда.

Оказывается, это электрическое поле снижает скорость химических реакций внутри клетки.

В какой-то момент электрическое поле становится достаточно сильным, чтобы эффективно остановить химические реакции внутри клетки.

Напряжение на клеммах элемента из-за этого электрического поля становится постоянным, и это напряжение холостого хода элемента.

Если к ячейке подключена внешняя цепь, электроны текут от анода через внешнюю цепь к катоду, уменьшая разницу в плотности заряда, что, в свою очередь, уменьшает электрическое поле ровно настолько , чтобы химические реакции снова могли иметь место для поддерживать электрический ток в цепи.

Чем больше внешний ток, тем больше необходимая скорость химических реакций и, следовательно, меньше напряжение на клеммах.

Пока ток цепи значительно меньше, чем максимальный ток, который могут поддерживать химические реакции, напряжение на клеммах батареи будет близко к напряжению разомкнутой цепи.

Когда внешний ток приближается к максимальному току, напряжение на выводах быстро падает, и когда напряжение равно нулю, ячейка обеспечивает максимальный ток. Этот ток называется током короткого замыкания .

+1, и я бы добавил, что электрическое поле, необходимое для остановки химической реакции, связано с окислительно-восстановительным потенциалом .
Спасибо за ответ. В приведенном выше примере два электрода соединены солевым мостиком? Кроме того, я думал, что реакцию замедляет электрическое поле между внутренней частью электрода и раствором электролита, а не электрическое поле между анодом и катодом.
Кроме того, я вижу, что электрон, идущий из точки а (на аноде) в точку b (на катоде), получит заданное количество энергии и, следовательно, имеет напряжение, но как насчет обходного пути из точки а в точку b по цепи? ? В этом случае потенциал остается прежним?
@AndresSalas, пример общий. Я не совсем понимаю, что вы подразумеваете под «внутренней частью электрода и раствором электролита». Кроме того, ваш второй комментарий неясен. Мы измеряем напряжение между двумя точками в цепи или между ними. Я не совсем уверен, как интерпретировать «электрон ... таким образом, имеет напряжение». Попробуйте эту ссылку: av8n.com/physics/lead-acid.htm
Спасибо за ссылку. Итак, я знаю, что разность потенциалов между электродами имеет определенную фиксированную величину для зазора между электродами, но почему же эта разность потенциалов одинакова, если мост между зазором больше не является прямой линией, т.е. цепью? Я не знаю интуитивного ответа на этот вопрос.
@AndresSalas, твоя интуиция нуждается в работе, вот и все. Интуиция не работает автоматически. Интуиция приходит от изучения и работы с предметом, попутно исправляя ошибочные посылки и интуицию. Если вы продолжите учиться и задавать вопросы, в какой-то момент вы увидите, где находятся ваши неправильные представления, и после их исправления это станет интуитивно понятным.
Я как раз думал о том, как все это работает с точки зрения процесса обучения. Физика значительно отличается от математики с точки зрения рассуждений, поскольку предположения согласуются в математике. В основном я всегда прав в математике и всегда ошибаюсь в физике. Это очень неясно и похоже на борьбу @AlfredCentauri
+1 очень полезный ответ. Я всегда боялся электрохимии, потому что никогда не мог удовлетворительно ответить на такого рода вопросы.
Что поддерживает постоянное напряжение в аккумуляторе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v