பேட்டரி உலகம் - பகுதி 1

2019 ஆம் ஆண்டுக்கான வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் வடிவமைப்பை உருவாக்கியதற்காக வழங்கப்பட்டது. நோபல் கமிட்டியின் மற்ற சில தீர்ப்புகளைப் போலல்லாமல், இது ஆச்சரியத்தை ஏற்படுத்தவில்லை - முற்றிலும் நேர்மாறானது. லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் ஸ்மார்ட்போன்கள், மடிக்கணினிகள், போர்ட்டபிள் பவர் டூல்கள் மற்றும் மின்சார கார்களுக்கும் கூட சக்தி அளிக்கின்றன. ஜான் குட்எனஃப், ஸ்டான்லி விட்டிங்ஹாம் மற்றும் அகிரா யோஷினோ ஆகிய மூன்று விஞ்ஞானிகள், டிப்ளோமாக்கள், தங்கப் பதக்கங்கள் மற்றும் விநியோகத்திற்காக 9 மில்லியன் SEK ஆகியவற்றைப் பெற்றனர். 

எங்கள் வேதியியல் சுழற்சியின் முந்தைய இதழில் விருதுக்கான காரணத்தைப் பற்றி நீங்கள் மேலும் படிக்கலாம் - மேலும் செல்கள் மற்றும் பேட்டரிகளின் சிக்கலைப் பற்றிய விரிவான விளக்கக்காட்சியின் அறிவிப்போடு கட்டுரை முடிந்தது. உங்கள் வாக்குறுதியைக் காப்பாற்ற வேண்டிய நேரம் இது.

முதலில், பெயரிடும் தவறுகள் பற்றிய சுருக்கமான விளக்கம்.

இணைப்பை மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கும் ஒரே சுற்று இதுதான்.

பேட்டரி சரியாக இணைக்கப்பட்ட செல்களைக் கொண்டுள்ளது. மின்னழுத்தம், கொள்ளளவு (கணினியில் இருந்து பெறக்கூடிய ஆற்றல்) அல்லது இரண்டையும் அதிகரிப்பதே குறிக்கோள்.

аккумулятор இது ஒரு செல் அல்லது பேட்டரி ஆகும், அது தீர்ந்துவிட்டால் ரீசார்ஜ் செய்ய முடியும். ஒவ்வொரு சிப்புக்கும் இந்த பண்புகள் இல்லை - பல களைந்துவிடும். அன்றாட பேச்சில், முதல் இரண்டு சொற்கள் பெரும்பாலும் ஒன்றுக்கொன்று மாற்றாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (இது கட்டுரையிலும் இருக்கும்), ஆனால் அவற்றுக்கிடையேயான வேறுபாட்டை ஒருவர் அறிந்திருக்க வேண்டும் (1).

1. செல்களைக் கொண்ட பேட்டரிகள்.

கடந்த தசாப்தங்களாக பேட்டரிகள் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை, அவை மிக நீண்ட வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளன. அனுபவத்தைப் பற்றி நீங்கள் ஏற்கனவே கேள்விப்பட்டிருக்கலாம் கால்வனிகோ i மின்னழுத்தங்கள் XNUMXth மற்றும் XNUMXth நூற்றாண்டுகளின் தொடக்கத்தில், இது இயற்பியல் மற்றும் வேதியியலில் மின்னோட்டத்தின் பயன்பாட்டின் தொடக்கத்தைக் குறித்தது. இருப்பினும், பேட்டரியின் வரலாறு முன்பே தொடங்கியது. அது நீண்ட காலத்திற்கு முன்பு…

பாக்தாத்தில் நீண்ட காலம்

1936 இல் ஒரு ஜெர்மன் தொல்பொருள் ஆராய்ச்சியாளர் வில்ஹெல்ம் கோனிக் பாக்தாத் அருகே கிமு XNUMX ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த ஒரு மண் பாண்டம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, யூப்ரடீஸ் மற்றும் டைக்ரிஸில் உள்ள நாகரீகம் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக செழித்து வளர்ந்ததால், கண்டுபிடிப்பு அசாதாரணமானது என்று தெரியவில்லை.

இருப்பினும், கப்பலின் உள்ளடக்கங்கள் மர்மமானவை: துருப்பிடித்த செப்புத் தாள், ஒரு இரும்பு கம்பி மற்றும் இயற்கை பிசின் எச்சங்கள். பாக்தாத்தில் உள்ள நகைக்கடைகளுக்குச் சென்றதை நினைவுபடுத்தும் வரை, அந்தக் கலைப்பொருளின் நோக்கம் குறித்து கூனிக் குழப்பமடைந்தார். செப்புப் பொருட்களை விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களால் மூடுவதற்கு உள்ளூர் கைவினைஞர்களால் இதே போன்ற வடிவமைப்புகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. அது ஒரு பழங்கால மின்கலம் என்ற எண்ணம் மற்ற தொல்பொருள் ஆராய்ச்சியாளர்களை நம்ப வைக்கவில்லை, அந்த நேரத்தில் மின்சாரம் எந்த ஆதாரமும் இல்லை.

எனவே (கண்டுபிடிப்பு என்று அழைக்கப்பட்டது) இது உண்மையான விஷயமா அல்லது 1001 இரவுகளில் நடந்த விசித்திரக் கதையா? பரிசோதனை முடிவு செய்யட்டும்.

உங்களுக்கு இது தேவைப்படும்: செப்புத் தகடு, இரும்பு ஆணி மற்றும் வினிகர் (இந்தப் பொருட்கள் அனைத்தும் பழங்காலத்தில் அறியப்பட்டவை மற்றும் பரவலாகக் கிடைத்தன என்பதை நினைவில் கொள்ளவும்). பாத்திரத்தை மூடுவதற்கு பிசினை மாற்றவும் மற்றும் அதை பிளாஸ்டைன் மூலம் காப்புப் பொருளாக மாற்றவும்.

ஒரு குவளை அல்லது குடுவையில் பரிசோதனையைச் செய்யுங்கள், இருப்பினும் ஒரு மண் பாத்திரத்தைப் பயன்படுத்துவது சோதனைக்கு உண்மையான சுவையைத் தரும். மணர்த்துகள்கள் கொண்ட காகிதம் பயன்படுத்தி, பிளேக்கிலிருந்து உலோக மேற்பரப்புகளை சுத்தம் செய்து அவற்றுடன் கம்பிகளை இணைக்கவும்.

செப்புத் தகட்டை ஒரு ரோலில் உருட்டி, பாத்திரத்தில் வைக்கவும், மற்றும் ரோலில் ஆணியைச் செருகவும். பிளாஸ்டைனைப் பயன்படுத்தி, தட்டு மற்றும் ஆணி ஒன்றையொன்று தொடாதபடி சரிசெய்யவும் (2). பாத்திரத்தில் வினிகரை (தோராயமாக 5% கரைசல்) ஊற்றி, மல்டிமீட்டரைப் பயன்படுத்தி, செப்புத் தகடு மற்றும் இரும்பு ஆணியுடன் இணைக்கப்பட்ட கம்பிகளின் முனைகளுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தத்தை அளவிடவும். DC மின்னோட்டத்தை அளவிட கருவியை அமைக்கவும். மின்னழுத்த மூலத்தின் "பிளஸ்" மற்றும் "மைனஸ்" எது துருவங்களில் எது?

2. பாக்தாத்தில் இருந்து பேட்டரியின் நவீன நகலின் ஓவியம்.

மீட்டர் 0,5-0,7 V ஐக் காட்டுகிறது, எனவே பாக்தாத் பேட்டரி வேலை செய்கிறது! கணினியின் நேர்மறை துருவம் தாமிரம், மற்றும் எதிர்மறை துருவம் இரும்பு (மீட்டர் டெர்மினல்களுடன் கம்பிகளை இணைப்பதற்கான ஒரே ஒரு விருப்பத்தில் நேர்மறை மின்னழுத்த மதிப்பைக் காட்டுகிறது) என்பதை நினைவில் கொள்ளவும். பயனுள்ள வேலைக்கு கட்டப்பட்ட நகலில் இருந்து மின்சாரம் தயாரிக்க முடியுமா? ஆம், ஆனால் இன்னும் சில மாதிரிகளை உருவாக்கி, மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க தொடரில் இணைக்கவும். எல்இடிக்கு சுமார் 3 வோல்ட்கள் தேவை - உங்கள் பேட்டரியில் இருந்து இவ்வளவு கிடைத்தால், எல்இடி ஒளிரும்.

சிறிய அளவிலான உபகரணங்களை இயக்கும் திறனுக்காக பாக்தாத் பேட்டரி மீண்டும் மீண்டும் சோதிக்கப்பட்டது. இதேபோன்ற சோதனை பல ஆண்டுகளுக்கு முன்பு மித்பஸ்டர்ஸ் என்ற வழிபாட்டுத் திட்டத்தின் ஆசிரியர்களால் மேற்கொள்ளப்பட்டது. மித்பஸ்டர்ஸ் (உங்களுக்கு இன்னும் ஆடம் மற்றும் ஜேமி நினைவிருக்கிறதா?) மேலும் இந்த அமைப்பு ஒரு பழங்கால பேட்டரியாக செயல்படும் என்ற முடிவுக்கு வந்தது.

மின்சாரம் மூலம் மனிதகுலத்தின் சாகசம் 2 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு தொடங்கியதா? ஆமாம் மற்றும் இல்லை. ஆம், ஏனென்றால் அப்போதும் கூட மின்சார விநியோகங்களை வடிவமைக்க முடிந்தது. இல்லை, ஏனென்றால் கண்டுபிடிப்பு பரவலாக மாறவில்லை - அப்போதும் பல நூற்றாண்டுகளாக யாருக்கும் அது தேவையில்லை.

இணைப்பு? இது எளிமை!

உலோக தகடுகள் அல்லது கம்பிகள், அலுமினியம், இரும்பு போன்றவற்றின் மேற்பரப்புகளை நன்கு சுத்தம் செய்யவும். இரண்டு வெவ்வேறு உலோகங்களின் மாதிரிகளை ஒரு ஜூசி பழத்தில் செருகவும் (இது மின்சாரம் பாய்வதை எளிதாக்கும்) அதனால் அவை ஒன்றையொன்று தொடாது. மல்டிமீட்டர் கவ்விகளை பழத்திலிருந்து ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும் கம்பிகளின் முனைகளில் இணைக்கவும், அவற்றுக்கிடையே உள்ள மின்னழுத்தத்தைப் படிக்கவும். பயன்படுத்தப்படும் உலோகங்களின் வகைகளை மாற்றவும் (அத்துடன் பழங்கள்) மற்றும் முயற்சி செய்யுங்கள் (3).

3. பழ செல் (அலுமினியம் மற்றும் செப்பு மின்முனைகள்).

எல்லா சந்தர்ப்பங்களிலும் இணைப்புகள் உருவாக்கப்பட்டன. சோதனைக்காக எடுக்கப்பட்ட உலோகங்கள் மற்றும் பழங்களைப் பொறுத்து அளவிடப்பட்ட மின்னழுத்தங்களின் மதிப்புகள் வேறுபடுகின்றன. பழ செல்களை பேட்டரியில் இணைப்பது சிறிய மின்னணு உபகரணங்களை இயக்குவதற்கு அதைப் பயன்படுத்த உங்களை அனுமதிக்கும் (இந்த விஷயத்தில், இதற்கு ஒரு சிறிய அளவு மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது, அதை நீங்கள் உங்கள் வடிவமைப்பிலிருந்து பெறலாம்).

தீவிர பழங்களில் இருந்து ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும் கம்பிகளின் முனைகளை கம்பிகளுடன் இணைக்கவும், இதையொட்டி, எல்.ஈ.டி. நீங்கள் பேட்டரி துருவங்களை டையோடின் தொடர்புடைய "டெர்மினல்களுடன்" இணைத்தவுடன், மின்னழுத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பைத் தாண்டியவுடன், டையோடு ஒளிரும் (வெவ்வேறு நிறங்களின் டையோட்கள் வெவ்வேறு ஆரம்ப மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் சுமார் 3 வோல்ட் போதுமானதாக இருக்க வேண்டும். )

ஒரு சமமான கவர்ச்சிகரமான ஆற்றல் மூலமானது ஒரு மின்னணு கடிகாரம் - இது ஒரு "பழ பேட்டரியில்" நீண்ட நேரம் செயல்பட முடியும் (நிறைய கடிகாரத்தின் மாதிரியைப் பொறுத்தது என்றாலும்).

காய்கறிகள் எந்த வகையிலும் பழங்களை விட தாழ்ந்தவை அல்ல, மேலும் அவற்றிலிருந்து ஒரு பேட்டரியை உருவாக்க உங்களை அனுமதிக்கின்றன. என? சில ஊறுகாய்கள் மற்றும் பொருத்தமான அளவு செம்பு மற்றும் அலுமினியத் தாள்கள் அல்லது கம்பிகளை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள் (இவற்றை எஃகு நகங்களால் மாற்றலாம், ஆனால் ஒரு இணைப்பிலிருந்து குறைந்த மின்னழுத்தத்தைப் பெறுவீர்கள்). ஒரு பேட்டரியை அசெம்பிள் செய்து, மியூசிக் பாக்ஸிலிருந்து ஒருங்கிணைந்த சர்க்யூட்டை இயக்க நீங்கள் அதைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​வெள்ளரிக்காய் பாடகர் பாடும்!

ஏன் வெள்ளரிகள்? கான்ஸ்டான்டின் இல்டிஃபோன்ஸ் கல்சின்ஸ்கி வாதிட்டார்: "வெள்ளரிக்காயை பாடவில்லை என்றால், எந்த நேரத்திலும், அவர் சொர்க்கத்தின் விருப்பத்தால் பார்க்க முடியாது." கவிஞர்கள் கூட கனவு காணாத விஷயங்களை ஒரு வேதியியலாளர் செய்ய முடியும் என்று மாறிவிடும்.

Bivouac பேட்டரி

அவசரகாலத்தில், நீங்களே ஒரு பேட்டரியை வடிவமைத்து, எல்.ஈ.டி. உண்மை, ஒளி மங்கலாக இருக்கும், ஆனால் அது எதையும் விட சிறந்தது.

உங்களுக்கு என்ன தேவைப்படும்? ஒரு டையோடு, நிச்சயமாக, மற்றும் கூடுதலாக, ஒரு ஐஸ் க்யூப் அச்சு, செப்பு கம்பி, மற்றும் எஃகு நகங்கள் அல்லது திருகுகள் (உலோகங்கள் அவற்றின் மேற்பரப்புகளை மின்சாரம் பாய்வதற்கு வசதியாக சுத்தம் செய்ய வேண்டும்). கம்பியை துண்டுகளாக வெட்டி, துண்டின் ஒரு முனையில் திருகு அல்லது ஆணியின் தலையை மடிக்கவும். இந்த வழியில் பல எஃகு-செம்பு தளவமைப்புகளை உருவாக்கவும் (8-10 போதுமானதாக இருக்க வேண்டும்).

அச்சில் உள்ள இடைவெளிகளில் ஈரமான மண்ணை ஊற்றவும் (நீங்கள் கூடுதலாக உப்பு நீரை ஊற்றலாம், இது மின் எதிர்ப்பைக் குறைக்கும்). இப்போது உங்கள் கட்டமைப்பை குழிக்குள் செருகவும்: திருகு அல்லது ஆணி ஒரு துளையிலும், செப்பு கம்பி மற்றொன்றிலும் செல்ல வேண்டும். தாமிரத்துடன் அதே குழியில் எஃகு இருக்கும்படி அடுத்தவற்றை வைக்கவும் (உலோகங்கள் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்ள முடியவில்லை). முழுமையும் ஒரு தொடரை உருவாக்குகிறது: எஃகு-தாமிரம்-எஃகு-தாமிரம், முதலியன. முதல் மற்றும் கடைசி குழிவுகள் (தனிப்பட்ட உலோகங்களைக் கொண்டவை மட்டுமே) ஒருவருக்கொருவர் அடுத்ததாக இருக்கும் வகையில் தனிமங்களை வரிசைப்படுத்துங்கள்.

இதோ க்ளைமாக்ஸ் வருகிறது.

டையோடின் ஒரு காலை வரிசையின் முதல் இடைவெளியிலும், மற்ற காலை கடைசியிலும் செருகவும். ஒளிர்கிறதா?

அப்படியானால், வாழ்த்துக்கள் (4)! இல்லையென்றால், பிழைகளைத் தேடுங்கள். எல்.ஈ.டி டையோடு, வழக்கமான ஒளி விளக்கைப் போலல்லாமல், துருவமுனைப்பு இணைப்பைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் (எந்த உலோகம் "பிளஸ்" மற்றும் பேட்டரியின் "மைனஸ்" எது தெரியுமா?). தரையில் எதிர் திசையில் கால்களை செருகினால் போதும். தோல்விக்கான பிற காரணங்கள் மிகக் குறைந்த மின்னழுத்தம் (குறைந்தபட்சம் 3 வோல்ட்), திறந்த சுற்று அல்லது அதில் உள்ள குறுகிய சுற்று.

4. "எர்த் பேட்டரி" செயல்பாட்டில் உள்ளது.

முதல் வழக்கில், கூறுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கவும். இரண்டாவதாக, உலோகங்களுக்கிடையேயான இணைப்பைச் சரிபார்க்கவும் (அவற்றைச் சுற்றியுள்ள தரையையும் மூடவும்). மூன்றாவது வழக்கில், தாமிரம் மற்றும் எஃகு முனைகள் நிலத்தடியில் ஒருவருக்கொருவர் தொடவில்லை என்பதையும், நீங்கள் ஈரப்படுத்திய மண் அல்லது மோட்டார் அருகிலுள்ள குழிகளை இணைக்கவில்லை என்பதையும் உறுதிப்படுத்திக் கொள்ளுங்கள்.

"எர்த் பேட்டரி" உடனான சோதனை சுவாரஸ்யமானது மற்றும் மின்சாரம் கிட்டத்தட்ட எதுவும் பெற முடியாது என்பதை நிரூபிக்கிறது. நீங்கள் ஒரு கட்டமைக்கப்பட்ட கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்த வேண்டியதில்லை என்றாலும், உங்கள் MacGyver போன்ற திறன்கள் (அநேகமாக மூத்த தொழில்நுட்ப வல்லுநர்களால் மட்டுமே நினைவுகூரப்படும்) அல்லது உயிர்வாழ்வதற்கான மாஸ்டர் மூலம் நீங்கள் எப்போதும் விடுமுறைக்கு வருபவர்களை ஈர்க்க முடியும்.

செல்கள் எப்படி வேலை செய்கின்றன?

கடத்தும் கரைசலில் (எலக்ட்ரோலைட்) மூழ்கியிருக்கும் உலோகம் (மின்முனை) அதிலிருந்து சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. எலக்ட்ரான்கள் உலோகத்தில் இருக்கும் போது கேஷன்களின் குறைந்தபட்ச அளவு கரைசலில் செல்கிறது. எத்தனை அயனிகள் கரைசலில் உள்ளன மற்றும் உலோகத்தில் எத்தனை அதிகப்படியான எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன என்பது உலோகத்தின் வகை, தீர்வு, வெப்பநிலை மற்றும் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது. இரண்டு வெவ்வேறு உலோகங்கள் ஒரு எலக்ட்ரோலைட்டில் மூழ்கினால், வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான எலக்ட்ரான்கள் காரணமாக அவற்றுக்கிடையே மின்னழுத்தம் எழும். மின்முனைகளை ஒரு கம்பியுடன் இணைக்கும்போது, ​​ஒரு உலோகத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் அதிக எண்ணிக்கையில் (எதிர்மறை மின்முனை, அதாவது செல் அனோட்) ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையிலான உலோகத்தில் பாயத் தொடங்கும் (நேர்மறை மின்முனை - கேத்தோடு). நிச்சயமாக, கலத்தின் செயல்பாட்டின் போது, ​​ஒரு சமநிலை பராமரிக்கப்பட வேண்டும்: அனோடில் இருந்து உலோக கேஷன்கள் தீர்வுக்குச் செல்கின்றன, மேலும் கேத்தோடிற்கு வழங்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் சுற்றியுள்ள அயனிகளுடன் வினைபுரிகின்றன. அயன் போக்குவரத்தை வழங்கும் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் முழு சுற்றும் மூடப்பட்டுள்ளது. ஒரு கடத்தி வழியாக பாயும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் பயனுள்ள வேலைக்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.