Что происходит на атомном уровне, когда вы соединяете две батареи последовательно, чтобы их напряжение добавлялось?

Question

Что происходит на атомном уровне, когда вы соединяете две батареи последовательно, чтобы их напряжение добавлялось?

Физика
Батареи
Вольтаж
Электроны
Электрохимия
Электромагнетизм

Лукас Чоффи

Я не могу за всю жизнь понять это. Я чувствую, что мне не хватает некоторых важных деталей о том, как работают батареи.

Представьте себе две батареи, соединенные последовательно, вот так:

 Circuit <= -(Battery A)+ <= -(Battery B)+ <= Circuit

Насколько я изучал, вот что происходит:

Отрицательная сторона батареи B имеет избыток электронов, в то время как положительная сторона батареи A имеет «нормальную» концентрацию электронов. Поскольку электроны отталкивают друг друга, они как бы подталкивают себя к батарее А. (Я представляю себе трубку, одна сторона которой заполнена «упругими» шариками, плотно упакованными, а другая - эластичными, но не спрессованными. все при одинаковом «давлении»).
Ряд электронов постоянно достигает положительного конца батареи А с «силой» х вольт. В практическом плане электроны сталкиваются с батареей с большей интенсивностью. По какой-то причине это приводит к тому, что электроны, выходящие из отрицательного конца батареи А, имеют «силу» 2x Вольт. Я не понимаю почему.

Это потому, что теперь на отрицательном конце батареи А в два раза больше свободных электронов? И, таким образом, разница между этим концом и батареей B в два раза больше нормальной?

Электроны снова подталкиваются к положительному концу батареи B. Из того, что я понимаю, материал в батарее «поглощает» их и высвобождает свободный электрон на отрицательном конце батареи B.

Пожалуйста, избегайте использования водных аналогий. Я специально хочу знать, что происходит на атомном, электронном уровне.

Меня не волнует различие между каждой батареей. Если возможно, выберите тип батареи, который вы предпочитаете, или просто поговорите о батареях в целом (характеристики, общие для всех батарей).

Ответы (5)

Что происходит на атомном уровне, когда вы соединяете две батареи последовательно, чтобы их напряжение добавлялось?

Томас Ли Абшье Н.Д. · Answer 1

Химия и физика аккумуляторов в серии

Что происходит на атомном уровне внутри ячейки при последовательном соединении двух батарей?

Короткий ответ:

Характеристики одного элемента против двух элементов в серии: (то есть, сравнить напряжение, ток, $E$ $E$ $Е$ поля, запасенной энергии, мощности, заряда и времени работы в цепи с одинаковой резистивной нагрузкой.):

Дважды напряжение, из-за суммирования напряжений с двумя ячейками последовательно (то есть, дважды $E$ $E$ $Е$ поле действует на резистивную нагрузку через проводник).
Дважды ток с той же нагрузкой, из-за удвоенного напряжения.
Дважды скорость реакции на аноде и катоде во всех ячейках последовательно.
Вдвое больше $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ миграция ионов от анода к катоду для поддержания нейтральности заряда как на аноде, так и на катоде.
Вдвое быстрее истощается заряд батареи. Когда ток удваивается и зарядная емкость каждой ячейки не изменяется, продолжительность потока уменьшается до половины.
Внутри цепи с последовательными батареями: один и тот же ток течет через все элементы тока. (Электронный ток протекает через элементы схемы: он начинается во внешнем аноде, проходит через проводник, нагрузку, внешний катод, внутренний анод и, наконец, нейтрализуется реакцией внутреннего катода).
В электролитах последовательно соединенных элементов величина скорости потока ионов такая же, как и скорость тока через электролиты обоих элементов ( $c e l l_{1}$ $c e l l_{1}$ $c e l l_{1}$ $c e l l_{1}$ $с е L L_{1}$ и $c e l l_{2}$ $c e l l_{2}$ $c e l l_{2}$ $c e l l_{2}$ $с е L L_{2}$ ).

Какая сила направляет ток через электролит и проводник между элементами последовательно?

В конечном итоге сумма напряжений элементов батареи ведет ток через элементы, но его действие является косвенным. Напряжение на клеммах батареи управляет током через нагрузку, но миграционные ионы и потенциалы реакции ответственны за ток в батареях.
Удвоенное напряжение двух последовательно соединенных батарей приводит к удвоению тока через нагрузку.
Этот увеличенный ток отнимает больше электронов от внешнего анода и проводит его через нагрузку к внешнему катоду. (Примечание: внешний анод и внешний катод относятся к внешним электродам двух элементов последовательно. И, очевидно, термины «внутренний анод» и «внутренний катод» относятся к клеммам, подключенным между батареями последовательно.)
Повышенная скорость удаления электронов из внешнего анода и доставки к внешнему катоду нарушает равновесное состояние реакций как на внешнем аноде, так и на внешнем катоде, что приводит к образованию большего количества электронов по реакции анода и расходу больше электронов по катодной реакции.
Нарушение равновесного состояния внешнего анода и внешнего катода сообщается внутреннему аноду и внутреннему катоду последовательных ячеек путем накопления заряда вокруг клемм. Притяжение заряда между ионами в электролите приводит к миграции ионов между клеммами. Увеличение тока и потока ионов приводит к регулированию скорости реакции. В конце концов, переходный ток ослабевает, и тот же самый ток течет по всей цепи (проводники, нагрузка и последовательно соединенные элементы), тем самым встречая и согласовывая ток, протекающий через нагрузку.

Длинный ответ:

Пример химического состава батареи: (один элемент)

Цепь: резистивная нагрузка, одна ячейка, свинцово-кислотная батарея, разомкнутая цепь.
Напряжение одной ячейки $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2.05 V = 1.60 V_{a n o d e} + .36 V_{c a t h o d e}$ $2,05 В знак равно 1,60 В_{N о d е} + +0,36 В_{с T час о d е}$
Реакция окисления полуэлемента анода: $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S O_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $п б + S О_{4}^{2 -} \to п б S О_{4} + 2 е^{-}$
Катодная реакция восстановления полуэлемента: $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + H_{2} O$ $п б О_{2} + S О_{4}^{2 -} + 2 е^{-} + 4 {ЧАС}^{+} \to п б S О_{4} + {ЧАС}_{2} О$
Реакция анодного электролита: $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ и $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы мигрируют по мере необходимости для поддержания нейтральности заряда. $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы удаляются из электролита анодной реакцией с $P b$ $P b$ $P b$ $P b$ $п б$ , Два электрона остаются на аноде, что приводит к чистому положительному заряду в электролите вокруг анода. Избыток $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы мигрируют к катоду, где $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $О_{2}^{2 -}$ ионы реагируют с $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы, чтобы произвести $H_{2} O$ $H_{2} O$ $H_{2} O$ $H_{2} O$ $H_{2} O$ $H_{2} O$ ${ЧАС}_{2} О$ , который нейтрализует чистый заряд в электролите.
Почему реакция анода прекращается в разомкнутой цепи? Реакция анода самопроизвольно протекает и высвобождает электроны, которые накапливаются на поверхности анода. $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы в растворе притягиваются к электронам на аноде, эффективно создавая чистый положительно заряженный ионный слой, покрывающий весь анод. Это положительный слой $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы притягивают $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы из электролита, но они не могут проникать в $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионный слой реагирует с $P b$ $P b$ $P b$ $P b$ $п б$ , Когда цепь батареи замкнута, ток течет, и избыточные электроны на пластине движутся к катоду, $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионный слой рассеивается, и $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы мигрируют в $P b$ $P b$ $P b$ $P b$ $п б$ пластина и реагировать.
Реакция катодного электролита: общая реакция: $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 H^{+} O^{2 -} \to 2 H_{2} O$ $4 {ЧАС}^{+} О^{2 -} \to 2 {ЧАС}_{2} О$ , Эта реакция нейтрализует, а) $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 {ЧАС}^{+}$ с анода, б) $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 H^{+}$ $2 {ЧАС}^{+}$ с катода, с в) $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $О^{2 -}$ от катода, г) в результате чего H2O.
Ток электролита: электроны текут от анода к катоду через проводник, но в электролите также происходит движение заряда при миграции ионов, где $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы мигрируют от анода к катоду. Общий вид движения заряда батареи: 1) электроны движутся от анода к катоду через проводник и 2) эти электроны соединяются с $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы на катоде. Батарея поддерживает общую нейтральность электрического заряда, но внутри анод и катод являются резервуарами разделенного положительного и отрицательного заряда, как на клеммах, так и в электролите. Разность зарядов между клеммами создает $E$ $E$ $Е$ градиент потенциальной энергии поля, который используется для выполнения работ. Батарея преобразует энергию электростатической связи одного атомного / молекулярного вида в другой вид с более низкой энергией. Энергия превращается в $E$ $E$ $Е$ поле путем создания сценария разделения заряда, который производит нейтральность электрического заряда в электролите. Однако последовательность реакций является более сложной, чем эта. Катодные релизы $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $О^{2 -}$ от $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + 2 e^{-}$ $п б О_{2} + S О_{4}^{2 -} + 2 е^{-}$ реакция, $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы реагируют с $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $O^{2 -}$ $О^{2 -}$ и преобразовать его в воду. Если $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ реагировал со свободным электроном на катоде, он бы сформировал $H_{2}$ $H_{2}$ $H_{2}$ $H_{2}$ ${ЧАС}_{2}$ газ.
Электростатика и электрохимия серийных ячеек : В отдельных ячейках происходят одинаковые химические реакции, будь то в цепи, как в одиночной ячейке, так и последовательно. Разница представляет собой величину тока, потребляемого последовательными батареями, по сравнению с одним элементом через одну и ту же резистивную нагрузку. Электрический потенциал генерируется полуэлементными реакциями, составляющими батарею.
Реакции анода и катода генерируют потенциал разомкнутой цепи, что приводит к протеканию тока, пропорционального напряжению, когда цепь замкнута. Когда ячейки расположены последовательно, напряжение двух ячеек увеличивается, что приводит к удвоению $E$ $E$ $Е$ поле в пространстве вокруг батарей. В результате более высокое напряжение на нагрузке потребляет вдвое больше тока. Этот ток / скорость удаления электронов удваивает скорость реакции в клетках. Таким образом, поскольку напряжение (по существу) постоянное от одной батареи, управляющим фактором в потоке тока является нагрузка (меньшее сопротивление, больший ток). Но если батареи были установлены последовательно и нагрузка поддерживалась постоянной, ток удваивался, а скорость реакции удваивалась, потому что напряжение удваивалось.

Пример одного элемента: свинцово-кислотная батарея, $10$ $10$ $10$ заряд в ампер-часах

нагрузка $= R = 4.1 Ω$ $= R = 4.1 Ω$ $знак равно р знак равно 4,1 Ω$
вольтаж $= V = 2.05 V$ $= V = 2.05 V$ $= V = 2.05 V$ $= V = 2.05 V$ $знак равно В знак равно 2,05 В$
Общая сумма накопленного заряда = $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $q_{t o t a l} = 10 a m p - h r = 10 c o u l / s e c \times 3600 s e c / h r \times 1 h r = 36000 C$ $Q_{T о T L} знак равно 10 м п - час р знак равно 10 с о U L / s е с \times 3600 s е с / час р \times 1 час р знак равно 36000 С$
Текущий поток $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $= I = V / R = 2.05 V / 4.1 Ω = .5 A$ $знак равно я знак равно В / р знак равно 2,05 В / 4,1 Ω знак равно 0,5$
Время работы = $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / .5 = 72000 s e c = 72000 / 3600 = 20 h r s$ $Q_{T о T L} / я знак равно 36000 / 0,5 знак равно 72000 s е с знак равно 72000 / 3600 знак равно 20 час р s$
Потребляемая мощность: $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $P = I V = .5 A \times 2.05 V = 1.025 W$ $п знак равно я В знак равно 0,5 \times 2,05 В знак равно 1,025 W$
Общее накопление энергии: $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 1.025 W \times 20 h r = 20.5 W h$ $Δ Е знак равно п \times Δ T знак равно 1,025 W \times 20 час р знак равно +20,5 W час$
Общее накопление энергии: $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $Δ Е знак равно я В \times Δ T знак равно В \times (я \cdot Δ T) знак равно 2,05 В \times 10 час знак равно +20,5 W час$

Пример серийного элемента: свинцово-кислотная батарея, $10 A H$ $10 A H$ $10 ЧАС$ / ячейка, та же нагрузка

Load = R = $4.1 Ω$ $4.1 Ω$ $4,1 Ω$ (т. е. та же схема, но с двумя последовательными ячейками)
Напряжение = V = $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2.05 V + 2.05 V = 4.1 V$ $2,05 В + 2,05 В знак равно 4,1 В$
Общий объем хранения = $q_{t o t a l} = 10$ $q_{t o t a l} = 10$ $q_{t o t a l} = 10$ $q_{t o t a l} = 10$ $q_{t o t a l} = 10$ $q_{t o t a l} = 10$ $Q_{T о T L} знак равно 10$ ампер-час $= 36, 000 a m p - s e c = 36, 000 c o u l o m b s$ $= 36, 000 a m p - s e c = 36, 000 c o u l o m b s$ $знак равно 36, 000 м п - s е с знак равно 36, 000 с о U L о м б s$ (Примечание: полная разрядка после подачи 36000 кулонов заряда. Обе батареи хранят по 36000 кулонов каждая, но при разряде одной ячейки электроны проходят от анода одной катода второй. Таким образом, разрядка 36 Кулона истощает обе батареи одновременно.)
Текущий поток: $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $I = V / R = 4.1 V / 4.1 Ω = 1 A$ $я знак равно В / р знак равно 4,1 В / 4,1 Ω знак равно 1$
Время работы = $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $q_{t o t a l} / I = 36000 / 1 = 36000 / 3600 = 10 H r$ $Q_{T о T L} / я знак равно 36000 / 1 знак равно 36000 / 3600 знак равно 10 ЧАС р$
Мощность доставки / потребления: $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $P = I V = 1 A \times 4.1 V = 4.1 W$ $п знак равно я В знак равно 1 \times 4,1 В знак равно 4,1 W$
Общее накопление энергии: $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = P \times Δ t = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ Е знак равно п \times Δ T знак равно 4,1 В \times 10 час знак равно 41,0 W час$
Общее накопление энергии: $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ E = I V \times Δ t = V \times (I \cdot Δ t) = 4.1 V \times 10 A h = 41.0 W h$ $Δ Е знак равно я В \times Δ T знак равно В \times (я \cdot Δ T) знак равно 4,1 В \times 10 час знак равно 41,0 W час$

Принципы работы батареи:

Сохранение заряда: вышеупомянутая единичная батарея содержит 10 ампер-часов заряда, что составляет 36000 кулонов. Это общее количество заряда, которое аккумулятор может доставить как ток. Батареи, соединенные последовательно, оба истощают свои электронные запасы одновременно, потому что весь ток течет через обе батареи. В замкнутом контуре на аноде реагенты реагируют и генерируют избыточные электроны. На катоде реагенты реагируют с электронами с образованием продуктов. Это происходит самопроизвольно и вызывает состояние дефицита электронов на катоде. Реакция не может протекать без внешнего источника электронов. Когда электроны проходят от анода к катоду, они удовлетворяют потребность катода в электронах, позволяя катодной реакции протекать так же быстро, как поступают электроны (с ограничениями в верхних пределах, которые конкурируют с максимальной скоростью реакции). Когда все реагенты на аноде или катоде прореагировали, чтобы стать продуктами, расходуется, так как батарея больше не может подавать электроны или принимать электроны от нагрузки. Увеличенный ток от последовательного источника батареи истощает заряд батареи в два раза быстрее. Преимущество более высокого напряжения - более горячий резистор, более яркая лампа накаливания, более быстрый двигатель постоянного тока ...

Сохранение энергии Общая энергия, доступная для последовательной доставки клеток, представляет собой сумму накопленной энергии отдельных клеток. Согласно приведенным выше примерам: один элемент с 10 Ампер-часами заряда имеет $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2.05 V \times 10 A h = 20.5 W h$ $2,05 В \times 10 час знак равно +20,5 W час$ накопленной электрической потенциальной энергии. Две идентичные ячейки в серии имеют $41 W h$ $41 W h$ $41 W h$ $41 W h$ $41 W час$ накопленной электрической потенциальной энергии. Сравнивая две цепи: последовательный аккумулятор удваивает напряжение и ток, что в 4 раза увеличивает энергопотребление. Таким образом, даже если схема с двумя последовательно соединенными элементами удерживает в два раза больше накопленной энергии, энергопотребление увеличивается в четыре раза, что приводит к уменьшению срока службы батареи в два раза. Преобразование в любую другую форму энергии удовлетворяет принципу сохранения энергии.

Преобразование энергии: когда батарея разряжается, она преобразует электрическую потенциальную энергию в различные виды энергии в нагрузке. Общие преобразования электрической энергии включают тепло, кинетическую энергию или гравитационную, электрическую и магнитную потенциальную энергию. Примеры типов нагрузок цепи включают в себя резистор (тепловая энергия), двигатель (кинетическая энергия, гравитационный потенциал, электрический потенциал, магнитный потенциал), индуктор / электромагнит ( $B$ $B$ $В$ потенциальная энергия поля) или конденсатор ( $E$ $E$ $Е$ потенциальная энергия поля).

Реакции клемм батареи: в свинцово-кислотной батарее перед реакцией энергия сохраняется в виде потенциальной энергии за счет притяжения заряда между химическими реагентами на каждой из клемм.

анодный $e^{-}$ $e^{-}$ $e^{-}$ $e^{-}$ $е^{-}$ освобождение: $P b_{(s)}$ $P b_{(s)}$ $P b_{(s)}$ $P b_{(s)}$ $P b_{(s)}$ $P b_{(s)}$ $п б_{(s)}$ и $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S O_{4} {^{2 -}}_{(a q)}$ $S О_{4} {^{2 -}}_{(Q)}$ находятся в контакте металла с электролитом и будут самопроизвольно реагировать на образование $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $P b S {O_{4}}_{(s)}$ $п б S {О_{4}}_{(s)}$ и $2$ $2$ $2$ лишние электроны. Положительный окислительный потенциал этой полуклеточной реакции $+ 1.69 V$ $+ 1.69 V$ $+ 1,69 В$ , Положительный потенциал указывает на то, что реакция протекает самопроизвольно при комнатной температуре. Реагенты притягиваются и реагируют из-за электростатических сил, таких как энергетически выгодные орбитальные связи.
анодный $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ Экранирование: после $P b$ $P b$ $P b$ $P b$ $п б$ и $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ реагируя, освобожденные электроны накапливаются на аноде, создавая отрицательный $E$ $E$ $Е$ поле. Поверхностные электроны притягивают слой $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионов. Это останавливает анод $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $P b + S O_{4}^{2 -}$ $п б + S О_{4}^{2 -}$ реакция очень быстро. $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионный слой связывается с $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы, препятствующие их миграции достаточно близко к $P b$ $P b$ $P b$ $P b$ $п б$ реагировать. Чтобы реакция протекала на аноде, электроны должны быть удалены. Когда проводник соединяет анод и катод, электроны текут из места избытка в место недостатка. Когда электроны покидают анод, анодная реакция возобновляется.
Последовательность передачи энергии анода: вся энергия начинается как энергия связи реагента и преобразуется в другую форму энергии нагрузкой:
1) Батареи хранят энергию как энергию связи реагентов. Реагенты имеют больше энергии связи, чем продукты, поэтому разрушение более сильных связей и восстановление более слабых связей мобилизует энергию. Эта энергия может быть использована для преобразования в другие виды энергии. Электростатическая сила между реагентами заставляет их реагировать.
2) В батарее с разомкнутой цепью небольшое количество анодных полуэлементных реакций в любой момент происходит самопроизвольно до завершения, что приводит к образованию избыточных электронов, которые дают батарее характерное напряжение (в сочетании с другой половинной реакцией). на катоде.
3) На аноде разность энергий между старыми связями в реагентах и новыми связями в продуктах преобразуется в концентрацию свободных электронов и связанную с ними $E$ $E$ $Е$ поле.
4) Анод $E$ $E$ $Е$ поле добавляет к катоду $E$ $E$ $Е$ поле (с его электронным дефицитом), создавая чистый итог $E$ $E$ $Е$ поле, которое пронизывает пространство вокруг батареи. $E$ $E$ $Е$ поле направляет электроны как ток через проводник с высокой диэлектрической проницаемостью к нагрузке.
5) Прохождение тока через нагрузку преобразует ток в другую форму энергии.
Катодная реакция: эквивалентный, но противоположный процесс реакции протекает на катоде (т.е. восстановление реагентов). Свободная энергия положительна для склеивания $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $P b O_{2} + S O_{4}^{2 -} + H^{+} + 2 e^{-}$ $п б О_{2} + S О_{4}^{2 -} + {ЧАС}^{+} + 2 е^{-}$ производить $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $P b S O_{4} + H_{2} O$ $п б S О_{4} + {ЧАС}_{2} О$ , что означает, что эта реакция будет происходить самопроизвольно в STP. Реагенты требуют электронов для продолжения, и это делает это в небольшой степени, создавая положительный $E$ $E$ $Е$ поле, так как катод теперь электронно-дефицитный после превращения реагента в продукты, израсходованные электронами. Обратите внимание, что эта реакция требует электронов для завершения. Даже когда цепь разомкнута, небольшое количество реагентов удаляют слабо связанные электроны от других атомов или ионов. Реакция изолирует эти электроны в нейтральных конечных продуктах, что приводит к дефициту электронов, чистому положительному заряду на катоде и связанному положительному $E$ $E$ $Е$ поле. Дефицит электронов на катоде является другой половиной батареи, которая создает чистый положительный заряд и добавляет к $E$ $E$ $Е$ поле, созданное отрицательным зарядом на аноде.

Ток, протекающий через последовательные батареи: последовательно соединенные батареи увеличивают напряжение и ток через нагрузку. Ток, проходящий через нагрузку, также проходит через каждую ячейку последовательно. Каждая клетка вносит свой вклад $E$ $E$ $Е$ поле к общему $E$ $E$ $Е$ поле батарей в серии. И, сумма индивида $E$ $E$ $Е$ Поля управляют током через нагрузку. Внешний анод и катод первоначально обеспечивают источник и сток электронов. Но после переходного периода скорость реакции на каждом аноде и катоде последовательно уравновешивается, и один и тот же ток течет через все ячейки последовательно.

Миграция ионов в электролите свинцово-кислотной батареи. В свинцово-кислотной батарее как анодная, так и катодная реакции дают одинаковое нейтральное соединение, $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $P b S O_{4}$ $п б S О_{4}$ , При этом как анод, так и катод потребляют $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы из раствора. На аноде реакция оставляет чистый положительный заряд в электролите, который переносится $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионов.
- На катоде расход / склеивание $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ с $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $п б О_{2}$ приводит к накоплению отрицательного заряда в электролите. Это потому, что реакция $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $P b O_{2}$ $п б О_{2}$ с $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ и $2 e^{-}$ $2 e^{-}$ $2 e^{-}$ $2 e^{-}$ $2 е^{-}$ приводит к освобождению $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $О_{2}^{2 -}$ , Отрицательный заряд в электролите вокруг катода притягивает $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы, от анода, что приводит к реакции $4 H^{+}$ $4 H^{+}$ $4 H^{+}$ $4 H^{+}$ $4 {ЧАС}^{+}$ ионы с одним $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $О_{2}^{2 -}$ ион, чтобы произвести $2 H_{2} O$ $2 H_{2} O$ $2 H_{2} O$ $2 H_{2} O$ $2 H_{2} O$ $2 H_{2} O$ $2 {ЧАС}_{2} О$ , Таким образом, в свинцово-кислотных батареях нейтралитет заряда в растворе электролита, окружающем раствор, поддерживается за счет миграции непарного $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионы от анода к катоду.

Аккумулятор как конденсатор: аккумулятор работает как конденсатор в разомкнутой цепи. Противоположные заряды населяют анод и катод, и эта разность зарядов разделена тонким диэлектрическим слоем $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ и $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы, окружающие анод. Этот диэлектрический слой рассеивается при прохождении тока через проводник от анода к катоду. Проводимость удаляет излишки электронов с анода, тем самым разрушая ионную связь между $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ и $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионов. Разгон из $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ слой вокруг анода позволяет $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ ионы будут проходить мимо ранее непроницаемого $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионный слой.

Разница между батареей и конденсатором: сравнение между конденсатором и батареей неполное. Находясь в разомкнутой цепи, эти два устройства ведут себя как устройства накопления заряда, причем оба хранят заряд с любой стороны диэлектрика. Батарея имеет два режима: 1) разомкнутая цепь: конфигурация конденсатора и батареи сопоставимы, и 2) замкнутая цепь, диэлектрик рассеивается, и батарея становится генератором разностного заряда, используя выделение энергии связи из реагентов для создания продуктов с дифференциальная концентрация заряда.
Эффекты емкостного, полевого и энергетического потоков : в воздухе вокруг аккумулятора и проводника. Напряжение разомкнутой цепи на клеммах аккумулятора действует как воздушный диэлектрический конденсатор. Заряд между клеммами поляризует диэлектрик воздуха / пространства, создавая небольшой ток смещения до полной зарядки. Однако проводник также является конденсатором (в самом общем смысле этого слова), поскольку проводник имеет диэлектрическую проницаемость. Размещение проводника между клеммами батареи создает большой ток смещения. Электрическое поле смещения является емкостным эффектом, вызывающим поляризацию металлического диэлектрика. Ток, протекающий через проводник, является попыткой напряжения батареи зарядить диэлектрик металла. Поскольку диэлектрическая проницаемость настолько велика, электрическое поле смещения практически не ограничено. Следовательно, ток в цепи ограничен сопротивлением нагрузки, а не электрической проницаемостью проводника.
Электрическая проницаемость и проводимость: проводник обеспечивает высокую электрическую проницаемость $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ε_{с о N d U с T о р}$ путь для $E$ $E$ $Е$ поле для действий. Эквивалентной цепью к проводнику является огромный конденсатор, соединенный последовательно с крошечным резистором. Массивная диэлектрическая проницаемость $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ε_{с о N d U с T о р}$ металлического проводника обеспечивает незначительное емкостное сопротивление. Поток тока в проводнике не похож на высокоскоростную траекторию ускорителя частиц. Скорее, ток, протекающий через проводник, подобен атомному исполнительному маятнику, а микроскопическое движение отдельных электронов на аноде передает силу отталкивания их постепенного изменения близости электронов к электрону от анода к катоду. Проводник представляет собой конденсатор с диэлектрической проницаемостью, настолько высокой, что размер конденсатора бесконечен (для практических целей), поскольку емкостные эффекты проводника значительны только на высоких частотах. На низких частотах / DC эквивалентный размер проводника-конденсатора настолько велик, что он никогда не зарядится полностью.
Электрическое поле смещения $D$ $D$ $D$ : Проводник обеспечивает высокую электрическую проницаемость, в которой электрическое поле $E$ $E$ $Е$ действует (единицы = вольт / м = ньютоны / кулон) действует на заряд, чтобы оказать влияние на электрический заряд. $E$ $E$ $Е$ Поле батареи поляризует диэлектрик между пластинами конденсатора. Электрическая проницаемость вакуума пространства является мерой емкости пространства и обозначается как $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ε_{о}$ и = 8,85 \ умножить на 10 ^ {- 12} Фарад / метр). Вакуум - это наименьшая возможная электрическая проницаемость, а все остальные материалы выражены как отношение, кратное $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ϵ_{o}$ $ε_{о}$ , $E$ $E$ $Е$ поле действует в пространстве с $ϵ_{o})$ $ϵ_{o})$ $ϵ_{o})$ $ϵ_{o})$ $ϵ_{o})$ $ϵ_{o})$ $ε_{о})$ будет иметь электрическое поле смещения $D = ϵ_{o} E$ $D = ϵ_{o} E$ $D = ϵ_{o} E$ $D = ϵ_{o} E$ $D = ϵ_{o} E$ $D = ϵ_{o} E$ $D знак равно ε_{о} Е$ , который имеет единицы $D = c o u l o m b s / m^{2}$ $D = c o u l o m b s / m^{2}$ $D = c o u l o m b s / m^{2}$ $D = c o u l o m b s / m^{2}$ $D знак равно с о U L о м б s / м^{2}$ , $ϵ_{a i r}$ $ϵ_{a i r}$ $ϵ_{a i r}$ $ϵ_{a i r}$ $ε_{я р}$ приблизительно равна вакуумной диэлектрической проницаемости, и эта диэлектрическая проницаемость очень низкая, поэтому на клеммах сохраняется минимальный заряд. Тем не менее, в проводнике, $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ϵ_{c o n d u c t o r}$ $ε_{с о N d U с T о р}$ является большим, что означает, что для любого данного $E$ $E$ $Е$ field Поле электрического смещения (кулон / м2) будет большим, а ток замкнутого контура только через один проводник очень велик. В последовательном соединении двух ячеек $E_{s e r i e s}$ $E_{s e r i e s}$ $E_{s e r i e s}$ $E_{s e r i e s}$ $Е_{s е р я е s}$ Поле удваивает электрический потенциал одной ячейки, следовательно, приводит в движение и удваивает ток.

Силы, действующие внутри последовательных ячеек: размещение двух свинцово-кислотных ячеек последовательно удваивает напряжение и, следовательно, удваивает ток через нагрузку. Тот же самый ток будет проходить через проводник между двумя последовательно соединенными элементами, и ионы в электролите обоих элементов также будут проводить заряд с одинаковой скоростью. Все катоды принимают электроны для завершения $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $P b O_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to P b S O_{4} + 2 H_{2} O$ $п б О_{2} + S 0_{4}^{2 -} + 2 е^{-} + 4 {ЧАС}^{+} \to п б S О_{4} + 2 {ЧАС}_{2} О$ реакция. И все аноды генерируют электроны в $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $P b + S 0_{4}^{2 -} \to P b S O_{4} + 2 e^{-}$ $п б + S 0_{4}^{2 -} \to п б S О_{4} + 2 е^{-}$ реакция.

Две последовательно соединенные батареи потребляют в два раза больше тока через одну и ту же нагрузку. Более высокий ток увеличивает потребность в электронах от анода и увеличивает подачу электронов на катод.
Повышенная потребность в электронах на аноде удаляет электроны со стороны продуктов реакции, ускоряя анодную реакцию, заставляя ее высвобождать больше электронов со скоростью, соразмерной потребности. Анод подает ток со скоростью, требуемой скоростью потребления энергии на аноде для напряжения реакции.
Увеличение подачи электронов на катоде приводит к увеличению количества электронов на стороне реагента реакции, что позволяет ему увеличить скорость реакции путем производства большего количества продуктов. Увеличенный ток заставляет катодную реакцию увеличивать скорость потребления.
Рассмотрим химические реакции, действующие на внутренний анод и внутренний катод батарей последовательно. (Примечание: термины «внутренний анод» и «внутренний катод» относятся к клеммам, которые контактируют между ячейками.)
Поместив второй элемент последовательно, напряжение на нагрузке увеличивается, что удваивает ток через нагрузку. Увеличенный ток отводит лишние электроны, которые рассеивают $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионный слой, который позволяет $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S O_{4}^{2 -}$ $S О_{4}^{2 -}$ реагировать с Pb с большей скоростью, и увеличивает концентрацию $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ $H^{+}$ ${ЧАС}^{+}$ ионов. Положительный заряд вокруг анода тянет $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $О_{2}^{2 -}$ ионы мигрируют от внутреннего катода к внешнему аноду. Увеличивая концентрацию реагентов, по принципу Ле Шалье, катодная реакция направляется к продуктам, делая внутренний катод более положительным, и вытягивая электроны из внутреннего анода, что увеличивает его скорость реакции и притягивает $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $O_{2}^{2 -}$ $О_{2}^{2 -}$ ионы от внешнего катода так же, как внешний анод.
И на внешнем катоде электроны поступают от внешнего анода через нагрузку, в результате чего возникает поток электронов, который снабжает внешний катод электронами для его реакции.
В результате повышенное напряжение увеличивает ток, протекающий через нагрузку, которая отводит электроны от внешнего анода и подает их на катод, что увеличивает скорость реакции как на внешнем аноде, так и на внешнем катоде. В свою очередь, внешний анод влияет на реакцию внутреннего катода, а внешний катод влияет на внутренний анод, как посредством изменения скорости миграции ионов, что, в свою очередь, изменяет скорость реакции на внутреннем аноде и катоде.

Резюме: при более высоком напряжении, поступающем от последовательно соединенных элементов, нагрузка потребляет повышенный ток. Скорость реакции на аноде увеличивает ток, подаваемый в ответ. По мере поступления тока на катод скорость катодной реакции возрастает. Внутренний анод и внутренний катод следуют за внешним анодом и катодом, увеличивая их скорость реакции - под влиянием миграции ионов в электролитах двух элементов. После короткого переходного периода системы достигают устойчивого состояния, когда скорости реакции на всех анодах и катодах соответствуют текущему требованию при нагрузке.

Нильс Нильсен · Answer 2

Один из способов думать об этом заключается в следующем: для вашей системы с двумя батареями, в которой батареи установлены последовательно, положительный вывод батареи «А» не знает или не заботится о том, какое напряжение ему оказывает отрицательный вывод батареи «В». , Все, что нужно сделать батарее «А», это вытащить электроны из ее положительной клеммы, поднять их до потенциала, который на N вольт больше этого (где N - номинальное напряжение батареи), и подать их на отрицательную клемму. На практике это означает, что напряжения последовательно соединенных батарей линейно аддитивны.

У меня сложилось впечатление, что потенциал отрицательного полюса батареи был обусловлен исключительно избытком электронов в этой области. Это верно? Не могли бы вы рассказать о том, как / почему именно батарея увеличивает потенциал?
электроны там активно выталкиваются из батареи за счет выделения химической энергии внутри батареи. подключение батареи к нагрузке позволяет электронам вытекать из терминала и запускает химическую реакцию внутри, заставляя ее откачивать больше электронов. «Водная аналогия» на самом деле довольно полезна в этом контексте.
Тогда вопрос, кажется, сводится к "что вызывает напряжение?"

ESL · Answer 3

Я думаю, что ваша аналогия с «избытком» электронов неверна в одном смысле и неполна в другом. Во-первых, что вы считаете «нормальным» и «избытком» электронов? Во-вторых, если у вас есть «избыток» с одной стороны, с другой у вас нет нормального, у вас есть дефицит.

Подумайте о классическом свинцово-кислотном аккумуляторе. При полной зарядке у вас есть свинец в отрицательной пластине, а диоксид свинца в положительной. В обеих пластинах в начале у вас есть обычное количество электронов (82 e на атом Pb в отрицательной и 98 на молекулу PbO2).

Но они погружены в водный раствор серной кислоты, учитывая возможность следующей окислительно-восстановительной реакции:

На аноде (отрицательный): Pb (s) + HSO ₄ ^- (aq) → PbSO ₄ (s) + H ⁺ (aq) + 2 e ^-
На катоде (возможно): PbO ₂ (s) + HSO ₄ ^- (aq) + 3 H ⁺ (aq) + 2 e ^- → PbSO ₄ (s) + 2 H ₂ O (l)

Как вы можете видеть, для того, чтобы произошли эти полуреакции, вы должны взять электроны в аноде и положить эквивалентное количество в катоде. Это не работает, если вы делаете только один, потому что вам нужно уравновесить заряд и вещество: H ₂ SO ₄ ⁰ превращается в H ⁺ и HSO ₄ ^- , вы не можете иметь одно без другого (и не иметь положительного без отрицательного, ни один из них не превращает полную молекулу 98 г H ₂ SO ₄ в 1 г H ⁺ .

Напряжение является мерой потенциальной разницы в работе. Если между электродами элемента имеется 2 В, это означает, что элемент способен выполнять работу с напряжением 2 Дж, перемещая отрицательный заряд 1 С от анода к катоду. Если вы поместите две ячейки последовательно, то каждая из них, каждая с напряжением 2 В, сможет выполнить работу по 4 Дж, переместив отрицательный заряд 1 С от свободного анода одного к свободному катоду другого.

Редактировать 3/8: Кто-то спрашивает: «Итак, если вы соедините два, вы получите нейтральное состояние в середине?». Изначально нет.

Давайте начнем отключаться от цепи. Электроны не могут течь, если не происходит полуреакция. Полуреакция не может произойти сама по себе, без своего аналога. И копия не может произойти без собственного электронного потока.

Таким образом, при подключении каретки начнут нейтрализоваться, когда электроны протекают по цепи, и происходят обе полуреакции. И эта нейтрализация будет происходить во всех четырех электродах, разряжая батареи; потому что некоторая полуреакция происходит во всех четырех электродах. Когда нейтрализация завершена, батареи полностью разряжены.

Я думаю, что было бы разумно сказать, что «нормальное» количество электронов на терминале означает, что терминал не имеет чистого электрического заряда. Разве реакция не перемещает электроны от одного конца к другому (не те же самые электроны), пока "обратное давление", вызванное межэлектронным отталкиванием, не заставит реакцию достигнуть равновесия?
Вот почему я спросил, мне не ясно, что он имел в виду, отчасти потому, что если он имел в виду это, он неправ. Вы начинаете с нейтрального состояния, поэтому, если у вас есть «избыток» на одном электроде, у вас будет эквивалентный дефицит на другом.
Да, так что если вы соедините два, вы получите нейтральное состояние в середине?
@immibis, я расширяю ответ благодаря тебе. Короткий ответ: изначально нет, когда разряжается потоком электронов через цепь, да.

Farcher · Answer 4

Рассмотрим первые два заряженных конденсатора, которые соединены последовательно.

Потенциал плиты $A$ относительно плиты $B$ $B$ $В$ является $V_{A B}$ $V_{A B}$ $V_{A B}$ $V_{A B}$ $В_{В}$ и потенциал плиты $C$ $C$ $С$ относительно плиты $D$ $D$ $D$ является $V_{C D}$ $V_{C D}$ $V_{C D}$ $V_{C D}$ $В_{С D}$ так что потенциал плиты $A$ относительно плиты $D$ $D$ $D$ является $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $V_{A B} + V_{C D}$ $В_{В} + В_{С D}$ ,

Внутри каждого конденсатора есть электрическое поле и работа, проделанная внешней силой при получении единицы положительного заряда от пластины $B$ $B$ $В$ на тарелку $A$ является $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s$ $\int_{В}^{} Е_{В} d s$ и из плиты $D$ $D$ $D$ на тарелку $C$ $C$ $С$ является $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{D}^{С} Е_{С D} d s$ ,
Общая проделанная работа $D$ $D$ $D$ на тарелку $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{B}^{A} E_{A B} d s + \int_{D}^{C} E_{C D} d s$ $\int_{В}^{} Е_{В} d s + \int_{D}^{С} Е_{С D} d s$ ,
Это тот же результат, что и сложение потенциальных различий.

Как насчет проводника между пластинами $C$ $C$ $С$ и $D$ $D$ $D$ как может показаться, что отрицательные заряды на пластине $B$ $B$ $В$ следует нейтрализовать положительные заряды на пластине $C$ $C$ $С$ и из-за этих зарядов есть электрическое поле в проводнике между пластинами $B$ $B$ $В$ и $C$ $C$ $С$ ,
Ну нет электрического поля в этом проводнике и заряды на пластинах $B$ $B$ $В$ и $C$ $C$ $С$ удерживаются на месте зарядами на табличках $A$ и $D$ $D$ $D$ соответственно.

Так что насчет идеальных ячеек, соединенных последовательно?

Если ячейки эффекта имеют две пластины, которые включают в себя клеммы.
Эти клеммы / пластины заряжаются электрохимическим процессом, который можно представить как зарядный насос (извините за аналогию с водой).
Первоначально клеммы пластин разряжены, и зарядный насос перемещает заряды с одного терминала на другой, в результате чего один терминал имеет чистый положительный заряд, а другой терминал имеет чистый отрицательный заряд.
Чистые заряды на клеммах создают электрическое поле внутри ячейки, которое противодействует перекачке зарядов с одной клеммы на другую с помощью зарядного насоса (электрохимический процесс).
В конечном итоге этого электрического поля достаточно, чтобы остановить миграцию зарядов между двумя терминалами.
Каждая ячейка имеет определенную разность потенциалов на своих клеммах, и сложение этих разностей потенциалов такое же, как для примера с конденсаторами.

Так что же отличается от ячеек по сравнению с конденсаторами.
Основное отличие состоит в том, что как только клеммы ячейки соединяются вместе с проводником, заряды будут перетекать от одной клеммы к другой во внешней цепи.
Уменьшение заряда на клеммах привело бы к уменьшению электрического поля между клеммами, но это электрическое поле перестало быть достаточно сильным, чтобы остановить накачку зарядов накачки заряда, вызывая миграцию зарядов между двумя пластинами внутри элемента.
Зарядный насос перемещает заряды внутри элемента, чтобы компенсировать те заряды, которые проходили от одного контакта к другому через внешнюю проводящую цепь.
По сути, зарядный насос поддерживает разность потенциалов на клеммах, тогда как с конденсатором нет механизма для поддержания количества заряда, накопленного на пластинах.

Снятие зарядов с терминалов $D$ $D$ $D$ и $A$ приведет к миграции зарядов между терминалами $C$ $C$ $С$ и $B$ $B$ $В$ т.е. электрический ток течет между двумя ячейками.

Guill · Answer 5

Цикл разряда.
Из-за электрохимических процессов аккумулятор развивает электрическую разность потенциалов (напряжение) между своими электродами. При последовательном соединении двух таких батарей каждая батарея сохраняет свою индивидуальную разность потенциалов (свое напряжение). Когда цепь завершена, подключив нагрузку между положительным электродом первой батареи и отрицательным электродом второй батареи, ток, определяемый суммой напряжения двух батарей (2x), деленной на добавленное сопротивление нагрузки к внутреннему сопротивлению батарей (Rl + 2Ri), течет. Этот процесс продолжается до тех пор, пока батареи не разрядятся.

Если мы обозначим отрицательный вывод второй батареи в качестве основного состояния, то соединение между двумя батареями будет иметь (х) вольт (относительно земли), а положительный электрод первой батареи будет иметь (2х) вольт (относительно земли).

Цикл зарядки:
поскольку внутреннее сопротивление батарей одинаково, напряжение (2х), обеспечиваемое зарядным устройством, делится пополам. Это эквивалентно каждому аккумулятору, получающему x напряжение. Первая батарея будет заряжаться до x напряжения, а вторая - тоже. Когда оба заряжены, ток будет равен 0, так как напряжение батарей будет равно напряжению зарядного устройства.

Что происходит на атомном уровне, когда вы соединяете две батареи последовательно, чтобы их напряжение добавлялось?

Лукас Чоффи

Ответы (5)

Томас Ли Абшье Н.Д.

Нильс Нильсен

Лукас Чоффи

Нильс Нильсен

immibis

Нильс Нильсен

ESL

immibis

ESL

immibis

ESL

Farcher

Guill

Как сокращение длины может привести к круговому движению электрона в магнитном поле?

Как я могу получить оси эллипса поляризации от вектора света Джонса?

Электромагнитная черная дыра?

Классическое доказательство гиромагнитного отношения g = 2 g = 2

Лучший способ подключения 7 х 18650 батарей Panasonic к 2 светодиодам

Проблема электромагнетизма: откуда берется магнитное поле?

Какой самый сильный практический магнит?

Дифференциальные и многоступенчатые усилители (BJT)

Как переписать функцию перевода в стандартную форму?

Геометрия черной дыры Шварцшильда в координатах Новикова