Galvanický článek

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

{{různé významy|tento=zdroji elektrického napětí|stránka=Článek (rozcestník)}} {{Neověřeno}} '''Galvanický článek''' je [[Chemie|chemický]] [[Elektrický zdroj|zdroj]] [[Elektrické napětí|elektrického napětí]]. [[Soubor:Galvanický článek.png|right|thumb|300px|schematické zobrazení galvanického článku Cu-Zn (v tomto případě se jedná o Voltův článek)]] [[Soubor:Batteries.jpg|thumb|Rozličné galvanické články]] == Elektromotorické napětí galvanického článku == [[Elektromotorické napětí]] na galvanickém článku vzniká z rozdílu [[Elektrický potenciál|potenciálů]] na [[elektroda|elektrodách]], elektrické potenciály jsou důsledkem [[Chemická reakce|chemických reakcí]] mezi elektrodami a [[elektrolyt]]em. Tyto reakce mohou být ''samovolné'' nebo ''vyvolané průchodem'' [[Elektrický proud|elektrického proudu]] ([[Elektrolýza|elektrolýzou]]). Matematicky: <math>U = U_1 - U_2</math> za podmínky <math>U_1 > U_2</math> , kde ''U₁'' je napětí 1. elektrody a ''U₂'' je napětí 2. elektrody == Galvanický článek v elektrickém obvodu == Po zapojení článku do [[Elektrický obvod|elektrického obvodu]] probíhají uvnitř článku reakce, kterými se postupně snižuje [[elektrická energie]] uložená v článku, článek se ''vybíjí''. Tyto reakce mohou být ''nevratné'' - napětí článku se po vybití nedá obnovit ('''primární články''') - nebo ''vratné'' - článek se dá znova nabít ('''sekundární články''', též '''akumulátory'''). Při průchodu elektrického proudu článkem se projeví '''vnitřní odpor''' článku. Vnitřní [[Elektrický odpor|odpor]] ''R_i'' má za následek snížení napětí článku na ''[[svorkové napětí]]'' ''U'': :<math>U = U_e - R_i I</math> , kde ''U_e'' je elektromotorické napětí, ''I'' je elektrický proud (při vyšším zatížení - vyšším proudu - se napětí článku sníží více). Galvanický článek je ''vždy'' zdroj [[Stejnosměrný proud|stejnosměrného proudu]]. V elektrických obvodech, kde záleží na směru proudu, je třeba před zapojením zkontrolovat správnou polaritu elektrod. == Složení galvanických článků == Při sestavování galvanického článku se pro ''elektrody'' a ''elektrolyty'' používají takové kombinace chemických [[Látka|látek]], aby potenciál vznikající na elektrodě byl pokud možno co největší a zároveň aby článek co nejdéle vydržel. Vhodnými a nejčastěji používanými látkami pro ''zápornou'' elektrodu jsou [[zinek]], [[kadmium]], [[lithium]] a [[hydrid]]y různých [[kov]]ů, pro ''kladnou'' elektrodu [[uhlík]] ([[grafit]]) obklopený [[burel]]em MnO₂, [[nikl]] a [[stříbro]]. Jako ''elektrolyt'' se používá v [[Suchý článek|suchých článcích]] a olověném akumulátoru [[roztok]] [[Kyselina|kyselin]] nebo jejich [[Soli|solí]], v alkalických článcích a akumulátorech roztok [[Zásada|zásaditých]] sloučenin [[Alkalické kovy|alkalických kovů]]. Případné další látky v galvanických článcích mají za úkol regulovat chemické reakce tak, aby se např. prodloužila životnost článku, snížila možnost úniku nebezpečných látek, ap. == Parametry galvanických článků == # druh článku - ''primární'' (po vybití se nedá nabít) nebo ''sekundární'' (akumulátor, dá se nabít) # [[elektromotorické napětí]] - velikost napětí mezi elektrodami nezatíženého článku # vnitřní odpor - velikost [[Elektrický odpor|odporu]] článku při průchodu [[Elektrický proud|elektrického proudu]], články s ''malým'' vnitřním odporem se označují jako '''tvrdé zdroje''', články s velkým vnitřním odporem se označují jako '''měkké zdroje''' # [[elektrický výkon]] - množství [[Elektrická energie|energie]], které je článek schopen dodat za jednotku [[čas]]u # celková elektrická energie, kterou lze dostat z čerstvého článku až do úplného vybití # měrná energie - podíl celkové energie a [[hmotnost]]i článku # hustota energie - podíl celkové energie a [[objem]]u článku # životnost článku - doba dodávání energie při běžném zatížení # nabíjecí proud a nabíjecí doba - pro sekundární články (akumulátory) # [[účinnost (fyzika)|účinnost]] - podíl vydané a dodané energie u akumulátorů # cena - ovlivněna cenou materiálu (burel a zinek levnější, stříbro a lithium dražší) [[Soubor:BateriaR14.jpg|right|thumb|Galvanické články s [[elektrické napětí|napětím]] 1,5 V]] == Přehled galvanických článků == ''U_e'' = elektromotorické napětí<br /> ''e_m'' = měrná energie (''E''/''m'', kde ''E'' je elektrická energie, ''m'' je hmotnost)<br /> ''e_V'' = hustota energie (''E''/''V'', kde ''E'' je elektrická energie, ''V'' je objem)<br /> hodnoty ''e_m'' a ''e_v'' platí pro čerstvý článek, při vybíjení se snižuje<br /> + kladná elektroda<br /> − záporná elektroda<br /> elektrolyt - vždy roztok uvedené látky {| class="wikitable" ! název článku ! elektrody ! elektrolyt ! U_e [V] ! e_m [kJ/kg] ! e_V [MJ/m³] ! poznámka |- align=center | colspan="7" | '''primární články''' |- align=center | [[Voltův článek]] | +[[měď]] Cu<br />−[[zinek]] Zn | [[kyselina sírová]] H₂SO₄ | 1 | ? | ? | historicky první zdroj stálého elektrického proudu (1800) |- align=center | [[suchý článek|zinko-uhlíkový článek]]<br />([[Leclancheův článek]]) | +[[uhlík]] C<br />−zinek Zn | [[salmiak]] NH₄Cl<br /> +<br />[[burel]] <br />MnO₂ | 1,5 | 240 | 450 | obyčejné baterie |- align=center | [[alkalický článek]] | +burel MnO₂<br />−zinek Zn | [[hydroxid draselný]] KOH | 1,5 | 280 | 900 | kvalitnější baterie |- align=center | [[zinko-stříbrný článek]] | +[[stříbro]] Ag<br />−zinek Zn | hydroxid draselný KOH | 1,5 | 440 | 1400 | velmi kvalitní baterie |- align=center | [[Bunsenův článek]] | +[[Uhlík]] C<br />−zinek Zn | Kyselina sírová, Kyselina dusičná | 1,9 | ? | ? | vyšší proudy |- align=center | [[lithiový článek]] | +burel MnO₂<br />−[[lithium]] Li | lithiová sůl v organickém rozpouštědle | 3 / 3,6 | ? | 2100 | dlouhá životnost |- align=center | colspan="7" | '''sekundární články''' |- align=center | olověný [[akumulátor]] | +[[oxid olovičitý]] PbO₂<br />−[[olovo]] Pb | kyselina sírová H₂SO₄ | 2 | 140 | 240 | tvrdý zdroj |- align=center | nikl-ocelový akumulátor (NiFe) | +[[nikl]] Ni<br />−[[ocel]] | hydroxid draselný KOH | 1,2 | ? | ? | nízká účinnost |- align=center | nikl-kadmiový [[alkalický akumulátor]] | +[[nikl]] Ni<br />−[[kadmium]] Cd | hydroxid draselný KOH | 1,2 | 120 | 350 | obyčejné dobíjecí baterie, jedovatý |- align=center | nikl-metalhidridový akumulátor | +nikl Ni<br />−[[vodík]] MH<ref group="pozn">Vodík vázaný v [[hydrid]]u kovu MH, kde M je některý z [[kov]]ů (metal).</ref> | hydroxid draselný KOH | 1,2 | 280 | 720 | kvalitní akumulátory, nejedovatý |- align=center | [[Lithium-iontový akumulátor]] | +[[uhlík]] C<br />−[[oxid lithný]] Li₂O | Chlorid Lithný LiCl + rozpouštědlo | 3,6 | ? | ? | Velmi vysoká kapacita |- align=center | Lithium-polymerový | + ??? − ??? | | 3,7 | ? | ? | Velmi vysoká kapacita |- align=center | Nikl-zinkový | + ??? − ??? | | 1,6 | ? | ? | kvalitní akumulátory, nejedovatý |} ;''Poznámka'' <references group="pozn" /> == Spojování galvanických článků == {{Podrobně|Elektrická baterie}} Pro dosažení vyššího napětí se články spojují [[Sériové zapojení|sériově]] do [[Elektrická baterie|baterií]], celkové elektrické napětí je pak dáno ''součtem dílčích napětí'' jednotlivých článků v baterii. Například ''plochá baterie'' obsahuje 3 suché články, ''9V baterie'' obsahuje 6 suchých nebo alkalických článků, ''automobilový akumulátor'' obsahuje 6 akumulátorových článků. Pokud sériově zapojené články nemají stejnou kapacitu, může při hlubokém vybíjení být článek s nejnižší kapacitou vybit pod přípustnou mez, v extrémním případě dojde k reverzaci napětí na článku a jeho zničení. Při [[Paralelní zapojení|paralelním]] spojení článků zůstává elektrické napětí stejné, baterie jako celek však snese vyšší zatížení: Paralelním zapojením zdrojů se snižuje vnitřní odpor celkového zdroje a ten pak může dodávat větší elektrický proud. Paralelně spojovat je možno jen stejné články (typ i stupeň vybití), jinak vyrovnávací proudy mezi jednotlivými větvemi mohou způsobit i explozi vybitého článku. == Použití galvanických článků == Galvanické články se nacházejí především v přenosných [[Elektrický spotřebič|elektrických spotřebičích]] - [[Kapesní svítilna|baterkách]], [[Hodinky|hodinkách]], [[Mobilní telefon|mobilních telefonech]], [[Přenosný počítač|přenosných počítačích]], [[fotoaparát]]ech a [[Kamera|kamerách]], tzn. všude tam, kde se nelze připojit k [[Elektrická síť|elektrické síti]] nebo přímo použít [[Mechanika|mechanický]] zdroj ([[elektrický generátor|generátor]]). '''Výhodou''' galvanických článků bývá snadná přenosnost, malé rozměry, relativně nízká hmotnost. '''Nevýhodou''' může být nízké elektromotorické napětí, nízký výkon a krátká životnost. Akumulátory je možné rovněž použít k uložení elektrické energie, potřebné při přerušení dodávky ze sítě, např. v záložních zdrojích nebo jako zdroj elektřiny ve stojícím automobilu. == Historie galvanických článků == Galvanické články dostaly svůj název podle [[Itálie|italského]] lékaře a přírodovědce [[Luigi Galvani|Luigiho Galvaniho]], který při pitvání žabích stehýnek zpozoroval jejich záškuby po dotyku kovového předmětu, podobné záškubům vyvolaných [[Elektrický náboj|elektrickým nábojem]]. Tento jev správně vysvětlil italský fyzik [[Alessandro Volta]], a to vznikem elektrického napětí mezi dvěma kovy (nástrojem a kovovým podkladem) vodivě propojenými elektrolytem (obsaženým v buňkách). Na základě těchto úvah sestavil v roce 1800 článek, skládající se z měděné a zinkové elektrody ponořené do roztoku kyseliny sírové. Voltův článek dával napětí přibližně 1 [[Volt|V]] a stal se prvním zdrojem stálého elektrického proudu, do té doby se elektřina vytvářela [[tření]]m nebo [[Whimhurstova indukční elektrika|indukční elektrikou]]. Objev Voltova článku umožnil obrovský rozvoj zkoumání elektrických jevů. == Související články == * [[Elektrický proud v kapalinách]] * [[Elektrolýza]] * [[Elektrický zdroj]] * [[Akumulátor]] == Externí odkazy == * [http://www.battex.info/slovnicek-a-pojmy/galvanick%C3%BD+%C4%8Dl%C3%A1nek Galvanický článek] v [http://www.battex.info/ Abecedě baterií a akumulátorů] {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Diskrétní součástky]] [[Kategorie:Chemické zdroje elektřiny]] [[Kategorie:Akumulátory]]

Návrat na stránku „Galvanický článek“.