ما هو جهد البطارية؟

تتميز البطارية بالعديد من الخصائص أهمها الجهد والتيار والسعة وطاقة دورة العمر والكفاءة الكولومبية. يمكن القول أن الميزة الأساسية للبطارية هي جهدها ، مما يعني وجود قوة داخلية تسحب الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب.

ما هي البطارية؟

البطارية، هي أداة فورية لتوفير الطاقة. يبحث الجميع عن أجهزة محمولة لتسهيل مهامهم اليومية وفي هذه الحالة تكون البطاريات قادرة على تلبية الحاجة إلى إنتاج الطاقة في التطبيقات المحمولة. قد تبدو البطاريات صغيرة نسبيًا وبطيئة لكن هذه البطاريات نفسها يمكن أن تتحول إلى محطة طاقة صغيرة.

ما هو جهد البطارية؟

يمكن القول أن الميزة الأساسية للبطارية هي جهدها، مما يعني وجود قوة داخلية تسحب الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب. بمعنى آخر، يعمل جهد بطاريات الأدوات الاسلكية كقوة متأصلة تؤدي إلى انتقال الإلكترونات إلى الجانب الآخر من البطارية، وكلما زادت هذه القوة، زادت سهولة انتقال الإلكترونات إلى الجانب الآخر من البطارية.

تمامًا مثل صخرة تتدحرج من قمة جبل. كلما كان ارتفاع الجبل أعلى، تميل الصخرة إلى السقوط أكثر، وبعبارة أخرى كلما زادت إمكانات الصخرة، زادت الطاقة التي ينتجها وكلما زاد جهد البطارية، زادت طاقتها (بشرط أن تكون العوامل الأخرى هي نفسها). الآن بعد التعرف علی مفهوم الجهد، من الجيد النظر في كيفية حسابه والحصول عليه معًا.

كيفية حساب جهد البطارية

رأينا في مقام مقدم حول البطارية، أن خلية دانيال تنقل الإلكترونات باستخدام تفاعلين يحدثان عند أقطاب النحاس والزنك، ومن الواضح أنه إذا كان كلا التفاعلين متماثلين، فلن يحدث نقل إلكترون لأن الإلكترون لایمیل إلی النقل. نعرف من خلال هذه الأوصاف أن المادة المستخدمة تحدد جهد البطارية. نؤكد مرة أخرى أن الجهد ينشأ من تفاعلات الأكسدة والاختزال داخل البطارية، وإذا عرفنا إمكانات كل طرف من أطراف البطارية، فمن خلال تقليل هذين الكمونين، يمكننا حساب الجهد (جهد البطارية) بأكمله.

وتجدر الإشارة إلى أن الإمكانات وحدها لا معنى لها ويجب أن نحصل على فرق الإمكانات، لذلك نحتاج إلى مرجع إمكانات نضع في اعتبارنا أن جهدها يساوي صفرًا. لقد علمنا حتى الآن أنه من أجل الحصول على جهد البطارية، نحتاج إلى طرح إمكانات كل من الأنود والكاثود بعضها من البعض والتي يتم الحصول عليها أيضًا من خلال التجارب والاختبارات. بمعنى أنه عن طريق إجراء هذه التفاعلات في وجود مرجع الإمكانات يتم الحصول على جهد التفاعل.

الآن حان الوقت لإلقاء نظرة على التعريفات الشائعة جدًا. هذه التعريفات هي: الجهد النظري، جهد المدار المفتوح، الجهد المقنن، جهد التشغيل، وجهد القطع (cut off voltaje). سوف نفحص كل منهم بطريقة موجزة للغاية في ما يلي.

الجهد النظري

هذا هو نفس الجهد الذي يتم الحصول عليه بواسطة طريقة القطب القياسي ويتم الحصول عليه نظريًا وكما ذكرنا لحساب هذا الجهد يكفي طرح إمكانات القطبين بعضها من البعض من خلال معرفة تفاعلات الأنود والكاثود للبطارية.

جهد المدار المفتوح

يرتبط هذا الجهد بصنع البطارية في حين لا يتم توصيل أي حمل بكلا الطرفين. بمعنى آخر، هذا الجهد هو جهد طرفي البطارية فقط ولا يوجد مدار متصل به. إذا كان المدار متصلا بالبطارية ينخفض ​​الجهد. يمكن القول حدسيًا إن انخفاض القدرة هذا، يُستخدم للتفاعل فقط، وإن المقاومة الداخلية تؤثر أيضًا على هذا الانخفاض. والجدير بالذكر أن مقدار هذا الجهد قريب من مقدار الجهد النظري.

الفولتية

هذا الجهد هو الجهد الذي تُعرف به البطارية، وعادة ما يُكتب هذا المقدار على غلاف البطارية. على سبيل المثال، الفولتية المقدرة لبطارية الرصاص الحمضية هي 2 فولت، لكن الجهد الرئيسي لهذه البطاريات يعتمد على حمل التوصيل وكذلك كيفية صنعها.

جهد التشغيل

هذا الجهد هو جهد الحالة التي يتصل فيها المدار بالبطارية. ينخفض هذا الجهد مع زيادة التيار و يعود هذا الأمر إلى المقاومة الداخلية للبطارية. عادةً ما يكون لهذا الجهد نطاق معين بحيث لا يجب أن تخرج البطاريات عن هذا النطاق لأنه سيؤدي إلى إتلاف البطارية. لو انخفضت الطاقة المدخرة في البطارية أكثر مما يحدد ينخفض ​​الجهد الكهربائي وقد تتسبب هذه الحالة في إتلاف البطارية (مثلما يحدث لبطاريات الليثيوم يون). وإذا تم الشحن الزائد، يرتفع الجهد ومن المحتمل تدمير الهيكل الداخلي. لذا فإن للبطاريات نطاق جهد معين لا ينبغي التجاوز عنه.

جهد القطع (cut off voltaje)

كان هناك تلميح أعلاه أنه إذا انخفض جهد البطارية جدًا فمن المحتمل أن يتم إتلاف البطارية. لهذا السبب يتعين علينا توفير مدار صيانة للبطارية حتى لا ينخفض ​​جهد البطارية عن حد معين. يسمى هذا الحد المنخفض جهد القطع ويجب ألا تعمل البطارية تحت هذا الجهد. يقوم مدار الحماية الذي يكتشف انخفاض الجهد هذا بفصل البطارية عن ظروف العمل ويمنع تلف البطارية.

FAQ :

🔘 ما هي جهد البطارية؟
قوة داخلية تسحب الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب

🔘 ما هي البطارية؟
البطارية، هي أداة فورية لتوفير الطاقة وتمكّن المستخدم من تشغيل الأدوات اللاسلكية.

🔘 ما هي الفولتية؟
هذا الجهد هو الجهد الذي تُعرف به البطارية، وعادة ما يُكتب هذا المقدار على غلاف البطارية.

الختام :

دار الكلام في هذا المقال حول جهد البطارية وعلمنا من أين تأتي هذه الميزة والعوامل التي تعتمد عليها. لقد رأينا أن جهد البطارية يعتمد على المادة وطبيعة التفاعلات، كما أننا تعرفنا على الحصول على هذا الجهد من خلال بعض الحسابات، وبعد تعلم مفهوم الجهد بالكامل قمنا بعمل بعض التعريفات في هذا الصدد. وهناك الكثير من القضايا في هذه المجالات سوف نذكرها في مقالات مقبلة إن شاء الله.

Ronix

8 ديسمبر 2021