Hλεκτρικές πηγές ονομάζουμε τις συσκευές που προκαλούν ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό, διατηρώντας στα άκρα του διαφορά δυναμικού.
Α. Μπαταρία
Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούμε στην καθημερινότητα μας σε ηλεκτρικές συσκευές όπως το κινητό τηλέφωνο, τα φανάρια χειρός, και πολλές άλλες μικροσυσκευές, ή ακόμα και τα ηλεκτροκίνητα οχήματα αποτελούνται από στοίβες ηλεκτροχημικών κελιών. Κάθε κελί αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια (δύο διαφορετικά μέταλλα, π.χ. ψευδάργυρος και χαλκός) βυθισμένα σε ένα ηλεκτρολύτη (π.χ. θειικό οξύ). Μέσω χημικών αντιδράσεων με τον ηλεκτρολύτη, το ένα ηλεκτρόδιο φορτίζεται θετικά και το άλλο αρνητικά, οι δύο πόλοι της μπαταρίας. Όταν τα άκρα ενός αγωγού συνδεθούν με τους φορτισμένους πόλους της μπαταρίας, τα φορτία των πόλων δημιουργούν ηλεκτρικές δυνάμεις στο εσωτερικό του αγωγού. Οι δυνάμεις αυτές προκαλούν προσανατολισμένη ροή των ελεύθερων φορτίων στο εσωτερικό του αγωγού, δηλαδή ηλεκτρικό ρεύμα.
Μία μπαταρία έχει περιορισμένο χρονικό διάστημα λειτουργίας (χρόνο ζωής) επειδή τα υλικά που συμμετέχουν στις χημικές αντιδράσεις εξαντλούνται. Όταν συμβεί αυτό, οι πόλοι της μπαταρίας χάνουν το φορτίο τους, και η μπαταρία χάνει την ικανότητα να δημιουργεί ηλεκτρικές δυνάμεις στο εσωτερικό ενός αγωγού.
Εικόνα 1– 12: Ο Ιταλός φυσικός καιΕικόνα 1– 11: Μια τυπική μπαταρία ξηρού τύπου χημικός Alessandro Volta (1745 –
1827) που εφηύρε την μπαταρία το1800
14
Δραστηριότητα 1– 5: Κατασκευή αυτοσχέδιας μπαταρίας
Υλικά:
- Χυμός από φρούτα, ξύδι, αναψυκτικό
- Λωρίδες από ψευδάργυρο και χαλκό (ή κέρματα των 2 σεντς και μικράσυνδετηράκια)
- Μπαταρία 1,5V
- Λαμπτήρας LED ή λαμπτήρας ψείρα 40mA, 2VΜέθοδος1. Να συνδέσετε τον λαμπτήρα ψείρα σε ένα απλό κύκλωμα με μια μπαταρία. Τι παρατηρείτε;2. Να γεμίσετε τρία ποτηράκια με χυμό μέχρι τη μέση. Να βυθίσετε στο κάθε ποτηράκι από μια χάλκινη λωρίδα και μια λωρίδα από ψευδάργυρο. Αφού συνδέσετε τις μεταλλικές λωρίδες με καλώδια, όπως φαίνεται στη Εικόνα1-13, να συνδέσετε τα ακρινά καλώδια με το λαμπτήρα. Τι παρατηρείτε;Σημείωση: Ο λαμπτήρας LED έχει πολικότητα. Στο 1ο μέρος του πειράματος θα πρέπει να συνδέσετε τον θετικό πόλο της μπαταρίας με το μακρύ πόδι του λαμπτήρα. Για το 2ο μέρος του πειράματος θα πρέπει να συνδέσετε το μακρύ πόδι του λαμπτήρα στη χάλκινη λωρίδα.3. Ένας μαθητής υποστηρίζει ότι «σε κάθε νέα μπαταρία υπάρχει αποθηκευμένο ένα ορισμένο ποσό ηλεκτρικού ρεύματος». Να σχολιάσετε αυτή την άποψη.