Если современный город отключить хотя бы на час от электроснабжения, то в нём неизбежно возникнет ситуация, для обозначения которой самым мягким словом будет - коллапс. И это неизбежно, до такой степени электричество вошло в повседневную жизнь. Невольно возникает вопрос - как же наши предки на протяжении тысячелетий обходились без этого вида энергии? Неужели они были абсолютно лишены её потенциала? Вот на этот вопрос у исследователей нет однозначного ответа.
Находка, сделанная в предместье Багдада
Принято считать, что человечество познакомилось с электрическим током лишь во второй половине XVIII столетия, а произошло это благодаря двум неуёмным итальянцам, посвятившим свои жизни изучению физических явлений - Луиджи Гальвани и его преемнику Александру Вольту. Именно благодаря этим людям сегодня бегут по рельсам электропоезда, зажигается свет в наших домах, у соседей в поздний час начинает грохотать перфоратор.
Однако эта не подлежавшая сомнению истина была поколеблена находкой, сделанной в 1936 году австрийским археологом Вильгельмом Кёнингом в окрестностях Багдада и получившей название багдадская батарейка. История умалчивает о том, сам ли исследователь копался в земле, или попросту купил артефакт у местных «чёрных археологов». Последнее даже кажется более вероятным, так как в противном случае могли быть обнаружены ещё какие-то любопытные вещи, но мир узнал лишь об одной уникальной находке.
Благодаря Вильгельму Кёнингу человечество обрело удивительный артефакт, внешне напоминавший древний песочного цвета, высота которого не превышала пятнадцати сантиметров, а возраст, судя по всему, равнялся двум тысячелетиям. Горлышко находки было запечатано смоляной пробкой, над которой виднелись остатки выступавшего из неё металлического стержня, за долгое время почти полностью уничтоженного коррозией.
Удалив смоляную пробку и заглянув внутрь, исследователи обнаружили там тонкий медный лист, свёрнутый трубкой. Его длина была девять сантиметров, а диаметр равнялся двадцати пяти миллиметрам. Именно через него был пропущен металлический стержень, нижним концом не доходивший до дна, а верхним выходивший наружу. Но самое странное заключалось в том, что вся эта конструкция удерживалась в воздухе, надёжно заизолированная смолой, покрывавшей дно сосуда и закупоривавшей горловину.
Как эта штука могла действовать?
Теперь вопрос ко всем, кто добросовестно посещал уроки физики: на что это похоже? Вильгельм Кёнинг нашёл на него ответ, ведь он не был из числа прогульщиков - это для получения электричества, или, проще говоря, багдадская батарея!
Сколь безумной ни казалась бы эта идея, но её было трудно оспорить. Достаточно провести несложный опыт. Необходимо заполнить сосуд электролитом, в качестве которого вполне может подойти виноградный или лимонный сок, а также уксус, хорошо известный в древности.
Поскольку раствор будет полностью покрывать не соприкасающиеся между собой, металлический стержень и медную трубку, то между ними возникнет разность потенциалов и непременно появится электрический ток. Всех сомневающихся отсылаем к учебнику физики за восьмой класс.
Ток действительно идёт, ну а дальше?
После этого древнему электрику оставалось лишь позаботиться о том, чтобы багдадская батарейка была соединена проводами с каким-нибудь подходящим потребителем энергии - скажем, торшером, сделанным из листьев папируса. Впрочем, это мог быть и простой уличный фонарь.
Предвидя возражения скептиков по поводу того, что для любого осветительного прибора нужна как минимум одна лампочка, приведём аргументы сторонников этой, на первый взгляд, фантастической идеи, и выясним, могли ли люди, жившие задолго до нашей эры, создать лампу накаливания, без которой древняя багдадская батарейка теряла всякий смысл?
Как могла выглядеть лампочка, сделанная в Древнем Египте?
Оказывается, и это не исключено, по крайней мере, со стеклом проблем у них не должно было возникнуть, ведь, по данным науки, его изобрели пять тысяч лет назад древние египтяне. Известно, что ещё задолго до появления пирамид, на берегах Нила, нагревая до высоких температур смесь песка, содовой золы и извести, стали получать стекловидную массу. Несмотря на то что вначале её прозрачность оставляла желать лучшего, со временем, а его до нашей эры было достаточно, процесс усовершенствовали, и в результате стали получать стекло, близкое к его современному виду.
Сложнее обстоит дело с нитью накаливания, но и тут оптимисты не сдаются. В качестве главного аргумента они приводят загадочный рисунок, обнаруженный на стене египетской гробницы (фото с него приводится в нашей статье). На нём древний художник изобразил предмет весьма похожий на современную лампу, внутри которой отчётливо видно нечто, напоминающее эту самую нить. Ещё большую убедительность рисунку придаёт изображение шнура, подведённого к лампе.
Если не лампа, то что же?
На возражения скептиков оптимисты отвечают: "Согласны, на рисунке может быть изображена вовсе не лампочка, а некий фрукт, выращенный древними мичуринцами, но, как тогда объяснить, почему на потолках помещений, где мастера расписывали стены, не обнаружено следов копоти от или факелов? Ведь в пирамидах окон не было, и солнечный свет в них не проникал, а работать в полной темноте невозможно".
Значит, имелся какой-то неизвестный нам источник света. Впрочем, даже если и не было у древних никаких лампочек, это совсем не означает, что багдадская батарейка, описание которой приведено выше, не могла использоваться по какому-то иному назначению.
Ещё одна любопытная гипотеза
В древнем Иране, на территории которого была сделана сенсационная находка, нередко использовали медную посуду, покрытую тончайшим слоем серебра или золота. От этого она выигрывала с эстетической точки зрения и становилась экологически более чистой, так как благородные металлы имеют свойство убивать микробы. Но нанести такое покрытие можно только электролитическим методом. Только он придаёт изделию идеальный вид.
Эту гипотезу взялся доказать немецкий учёный-египтолог Арне Эггебрехт. Изготовив десять сосудов, точно таких же, как багдадская батарейка, и заполнив их солевым раствором золота, он сумел за несколько часов покрыть ровным слоем благородного металла специально предназначенную для опыта медную статуэтку Осириса.
Аргументы скептиков
Однако справедливости ради необходимо выслушать доводы и противной стороны - тех, кто считает электрификацию Древнего мира выдумкой досужих мечтателей. В их арсенале имеются, главным образом, три весомых аргумента.
Прежде всего они довольно резонно замечают, что если бы багдадская батарейка действительно была гальваническим элементом, то в неё периодически необходимо было добавлять электролит, а конструкция, при которой горловина залита смолой, этого не позволяла. Таким образом, батарея становилась устройством одноразового пользования, что само по себе маловероятно.
Кроме того, скептики указывают на то, что если багдадская батарейка - это действительно прибор для получения электричества, то среди находок археологов неизбежно должны были встречаться всевозможные сопутствующие атрибуты, такие как провода, проводники и так далее. В действительности же ничего подобного обнаружить не удалось.
И, наконец, самым сильным аргументом можно считать указание на то, что до сих пор в памятниках древней письменности не упоминалось об использовании каких-либо электрических приборов, что было бы неизбежно при их массовом применении. Отсутствуют также их изображения. Исключение составляет лишь древнеегипетский рисунок, о котором рассказывалось выше, но он не имеет однозначного толкования.
Так что же это такое?
Так для какой же цели была создана багдадская батарейка? Назначение этого интригующего артефакта противники электрической теории объясняют крайне прозаически. По их мнению, она служила всего лишь местом хранения древних папирусных или пергаментных свитков.
В своём утверждении они опираются на то, что в незапамятные времена свитки действительно было принято хранить в глиняных или керамических сосудах, похожих на этот, правда, не запечатывая горловину смолой и не наматывая их на металлические стержни. Назначение же медной трубки они и вовсе не в состоянии объяснить. Непонятна также и судьба самого свитка, якобы хранившегося внутри. Не мог же он сгнить настолько, что не оставил после себя никаких следов.
Артефакт, не пожелавший открыть свою тайну
Увы, но тайны багдадской батарейки до сего дня остаются неразгаданными. В результате экспериментов удалось установить, что прибор подобной конструкции действительно способен вырабатывать ток напряжением полтора вольта, но это отнюдь не доказывает, что находка Вильгельма Кёнинга использовалась именно таким образом. Сторонников электрической теории очень мало, ведь она противоречит официальным данным науки, а каждый, кто на них покусится, рискует прослыть неучем и шарлатаном.
Сегодня в нашей «школе фиксиков» - беседа о батарейках.
Что бы мы делали без этих «палочек-выручалочек», которые позволяют нам пользоваться электричеством там, где нет никаких розеток и проводов! Мы берем с собой в лес фонарик, слушаем музыку на пляже, в поездке у нас всегда под рукой фотоаппарат, а малыши выносят на улицу движущиеся игрушки… И везде работают батарейки!
Но откуда же в этих маленьких трубочках берется электрический ток, заставляющий работать все устройства? Попробуем разобраться.
Сначала мы с вами еще раз послушаем фиксипелку про батарейки и посмотрим клип, сделанный режиссером-аниматором Алексеем Будовским. А потом – поговорим о том, как устроены батарейки, и об истории их изобретения.
У обычной, «одноразовой» батарейки есть и другое название – «гальванический элемент» . Электрический ток в нем появляется из-за химического взаимодействия веществ.
Впервые этот способ получения электричества был придуман знаменитым итальянским физиком Алессандро Вольта. Именно в честь него была названа единица измерения электрического напряжения – 1 вольт.
А название «гальванический элемент» дано в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани из Болоньи. Еще в 1791 году он сделал важное наблюдение – только не сумел его правильно истолковать. Гальвани заметил, что тело мертвой лягушки вздрагивает под действием электричества - если положить его возле электрической машины, когда оттуда вылетают искры. Или если оно просто прикасается к двум металлическим предметам. Но Гальвани подумал, что это электричество есть в теле самой лягушки. И назвал это явление «животным электричеством». Вольта повторил опыты Гальвани, но с большей точностью. Он заметил, что если мертвая лягушка касается предметов из одного металла - например, железа - никакого эффекта не наблюдается. Чтобы эксперимент прошел успешно, всегда требовались два разных металла. И Вольта сделал вывод - появление электричества объясняется взаимодействием двух различных металлов, между которыми образуется (с помощью проводника, которым и оказывалось в опытах Гальвани тело лягушки) химическая реакция.
После множества опытов с разными металлами Вольта сконструировал столб из пластинок цинка, меди и войлока, смоченного раствором серной кислоты. Цинк, медь и войлок он накладывал друг на друга в таком порядке: внизу находилась медная пластинка, на ней войлок, затем цинк, опять медь, войлок, цинк, медь, войлок и т. д.
И в итоге столб оказывался заряженным на нижнем конце положительным, а на верхнем - отрицательным электричеством.
А теперь возьмите обычную батарейку и посмотрите: вы увидите, что на одном ее конце нарисован плюс, а на другом – минус. Это почти тот же самый «Вольтов столб». Только за двести лет он стал гораздо меньше. Первый-то, сделанный Алессандро Вольтой, был высотой в полметра. Представьте такую огромную батарейку!
Это изобретение стало сенсацией –– о нем говорили, что «это снаряд, чудеснее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины». Ведь это был первый в истории химический источник тока, пригодный для практического применения.
Для самых любознательных
Современные батарейки устроены, конечно, немного иначе – в них уже нет ни металлических дисков, ни войлочных пластинок, пропитанных раствором кислоты. Но принцип тот же – батарейка содержит в себе химические вещества-реагенты, в состав которых входят два разных металла. В батарейке есть два электрода – положительный (анод) и отрицательный (катод). Между ними – жидкость-электролит: раствор, который хорошо проводит электрический ток и участвует в химической реакции. Когда металлы начинают взаимодействовать через этот раствор, возникает движение заряженных частиц из анода к катоду – и вырабатывается электрическая энергия.
Для экспериментаторов
Делаем сами «Вольтов столб»
Можно попробовать - только вместе со взрослыми! - в домашних условиях сделать свое маленькое подобие «Вольтова столба».
Вам понадобятся:
1) Монетки, обязательно медные (российские 50 и 10 копеек, чистые!)
2) Уксус, или раствор лимонной кислоты, или очень сильно солёная вода (электролит)
3) Алюминиевая фольга
4) Бумажка
5) Прибор, измеряющий электрическое напряжение - мультиметр.
Берём бумажку, и режем на квадратики так, чтобы ими можно было закрыть монетку. Вымачиваем бумажные квадратики в электролите. Далее начинаем строить батарейку. Складываем компоненты по схеме монетка - бумажка - кусочек фольги - монетка - бумажка - кусочек фольги - ... и т.д.
Повторяем операцию, пока не закончится терпение/фольга/монетки/электролит. Когда что-либо закончится, берём мультиметр и меряем напряжение.
1. Основу создания элементов питания в 1800 году заложил итальянский физик Алессандро Вольта. Он соединил проволокой медную и цинковую пластины, а затем погрузил их в емкость с кислотой. Вольта установил, что между пластинами создается поток электричества. Пригодная для массового производства батарея была создана в 1802 году. Она представляла собой листы меди и цинка одинакового размера, которые были спаяны между собой на концах. Эта конструкция была помещена в деревянную коробку, наполненную кислотой или морской водой и запечатанную цементом.
2. Первый аккумулятор, который можно было перезаряжать, создал в 1859 году французский ученый Гастон Плантэ. В гальваническом элементе, который он разработал, функцию электродов выполняли свинцовые пластины, а в качестве электролита использовалась серная кислота.
3. Невозможно найти лучший аккумулятор на все случаи жизни. Каждый тип аккумулятора обладает набором характеристик (емкость, срок службы, потребность в обслуживании и т.п.), которые в определенной ситуации могут быть важны или бесполезны. В каждом конкретном случае оптимальным будет аккумулятор определенного типа.
4. Не стоит менять аккумулятор при работающем двигателе. Отключение и подключение АКБ вызывает перепады напряжения, которые способны вызвать неполадки в работе электрооборудования автомобиля.
5. Разогревать аккумулятор зимой бесполезно. В свое время было принято «будить» АКБ при помощи включения фар. Технология изготовления аккумуляторов изменилась, а традиция (теперь уже бесполезная) осталась. Современные АКБ, в отличие от батарей предыдущего поколения, отдают максимальную энергию при запуске двигателя, а при простое не происходит сульфация пластин, поэтому нет необходимости их «будить».
6. Зимой может сесть даже новый заряженный аккумулятор на регулярно используемом автомобиле. При низких температурах батарея принимает заряд хуже, чем в теплое время года. По этой причине исправный аккумулятор зимой может сесть, особенно если автомобиль используется для коротких поездок по городу, когда обороты двигателя не превышают 3 тыс.
7. Во время холодов аккумулятор нужно периодически снимать и заряжать. Перед зарядкой его следует оставить на некоторое время в теплом помещении, но не нагревать в воде, поскольку из-за быстрой смены температур может осыпаться активная масса пластин.
8. Если внезапно разрядился стартерный аккумулятор вашего автомобиля, не стоит отчаиваться и переживать. Конечно, ситуация не самая приятная, с севшей батареей вы никуда не уедете. Но этот вопрос можно решить предельно просто и быстро. Наиболее доступный и верный вариант – использовать специальные пусковые устройства, которые благодаря наличию функции пуска, могут завести мотор даже с целиком севшим авто аккумулятором под капотом. Если специального прибора у вас в наличии по тем или иным причинам нет, то нужно искать другие подручные варианты. Например, можно просто попросить «прикурить» у соседа по гаражу, или найти крепких парней, которые запустят вас с «толкача».
В идеале, этого следует избегать и не допускать ни при каких условиях полного отказа АКБ. Каждый авто аккумулятор – это надежный восполнимый источник электроэнергии. Поэтому время от времени можно проводить зарядку, если делать это вовремя, то АКБ будет работать без сбоев и каких-либо проблем очень долго.
Однако, если по неосторожности вы допустите полный глубокий разряд, помочь вам смогут только в сервисе при помощи мощного пуско-зарядного устройства. Эти приборы могут подавать ток большой величины на аккумулятор, заводя мотор, даже если батарея разряжена на все 100%. Сейчас в магазинах предлагают широкий ассортимент зарядных и пуско-зарядных устройств разных типов. ПЗУ может запустить бензиновый двигатель всего за пару минут. Только не стоит забывать о том, что после подобного пуска, даже если он был успешен, по окончанию поездки рекомендуется все же снять аккумулятор, чтобы провести полноценный заряд. На это обычно требуется не менее 12 часов. Для современных необслуживаемых батарей лучше использовать более современные автоматические импульсные ЗУ, они имеют все необходимые защиты и подходят для работы с АКБ всех типов.
Если даже после нескольких зарядок аккумулятор больше не способен гарантировать стабильный пуск двигателя, это свидетельствует, что он вышел из строя и полностью исчерпал свой рабочий ресурс. В этом случае вам потребуется замена, все знают, что купить автомобильный аккумулятор в Киеве легко в любом из специализированных авто магазинов. Вы также можете заказать нужную батарею через интернет, этот вариант может быть более доступен по цене, да и ассортимент в он-лайн магазинах часто больше. Не забывайте при покупке выбирать аккумулятор с учетом технических особенностей легкового авто.
В каждом автомобиле трудится аккумуляторная батарея. Без нее автомобиль просто тонна металла, неспособная сдвинуться с места. Мы постарались собрать 10 самых интересных фактов об автомобильном аккумуляторе. Итак, знаете ли вы что..
1. Напряжение 12 Вольт, указанное на корпусе автомобильного аккумулятора , на самом деле соответствует состоянию критически разряженной батареи. Полностью заряженная имеет напряжение 12,7 Вольт.
2. Токовыводы АКБ делают разной толщины, для того чтобы невозможно было перепутав полярность, подключить клеммы в авто и сжечь процессор.
3. Рабочая емкость всегда ниже номинальной на 15-25%. Вы никогда без нанесения ущерба батарее не выкачаете всю номинальную емкость. Почему? Технологии изготовления АКБ шагнули вперед. На смену сурьмянистым, пришли кальциевые и гибридно-кальциевые аккумуляторы, а методы измерения емкости разрядом до напряжения 10,5 Вольт по ГОСТу остались с 50-х годов. Современные АКБ не переносят разрядов ниже 11,5-12,0 Вольт.
4. "Необслуживаемых" батарей, у которых вода не растрачивается при эксплуатации, не существует в природе. Это слово - маркетинговый ход производителей аккумуляторов. Вода участвует во всех реакциях протекающих в аккумуляторе: разряде и заряде. Этот процесс называется электролизом. Вода разлагается на кислород и водород. Водород покидает батарею через вентиляционные отверстия, а кислород вступает в реакцию с положительными электродами, окисляя их. Воду необходимо доливать минимум раз в год! АКБ без отверстий для долива воды, имеют запрограммированное ограничение срока эксплуатации: когда уровень электролита достигнет отметки min.
5. Лабиринты в крышках АКБ существуют для того, чтобы водород мог беспрепятственно покидать батарею, а электролит при наклоне аккумулятора задерживался и не выплескивался через вентиляционное отверстие.
6. Аккумулятор химический источник тока и на него действует закон Аррениуса о влиянии температуры на скорость протекания реакций. Зимой аккумулятор хуже усваивает и отдает заряд.
7. "Суперсовременные" аккумуляторы гелевые и AGM были изобретены в 20-х годах прошлого столетия.
8. В инструкциях по обслуживанию и зарядке даже очень известных производителей сохранились "странные" советы, которым ни в коем случае не нужно следовать. Например завершать зарядку 1-3 часовым поддержанием напряжения 16 Вольт. Напомним, что максимально напряжение заряда свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора 14,4 Вольта. Выше - напряжение мощного электролиза воды.
9. Непонятно зачем даты производства своих батарей все производители зашифровывают.
10. Современные батареи действительно служат гораздо меньше, чем их предшественники из 90-х; однако нынешние аккумуляторы обладают гораздо более высокими токовыми характеристиками.
Кажется, едва ли найдется в городах цивилизации человек, не имеющий дело с аккумуляторами хоть раз в своей жизни. Они буквально окружают нас по всюду – в автомобилях, телефонах, часах и т.д. Канули в лету допотопные огромного размера маломощные аккумуляторы, современные занимают все меньше места и все больше повышают свое КПД. Все пользуются ими, все. Но вот некоторые интересные факты про аккумуляторы, в том числе и про , которые побудят вас немного призадуматься о таком явлении как батарея и взглянуть на него немного с другой стороны.
1. Первые батареи
Первая батарея была создана Алессандро Вольтом в 1798 году, первый аккумулятор был произведен примерно с 1859 года, когда французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотные клетки. Они кстати и до сих пор используется в автомобилях. Тем не менее, доказательства о происхождении первой батареи зафиксировано более чем 2000 лет назад. В 1938 году, Вильгельм Кениг обнаружил в Ираке 5-дюймовый керамический сосуд содержащий медный цилиндр, заключенный в железный стержень. Считается, что это была древняя форма аккумуляторной батареи.
2. Аккумуляторы
Батареи работает за счет химической реакции происходящей внутри неё, что заставляет электроны течь от отрицательного к положительному полюсу батареи. Батарея при этой реакции естественным образом изнашивается. Когда вы заряжаете аккумулятор, вы, по сути, поворачиваете в вспять химическую реакцию, используя электрическую энергию.
3. Энергозатраты на производство батареи
Затраты энергии на производство аккумуляторных и одноразовых батарей в 50 раз больше, чем электрическая энергия, которую они производят за весь срок своей эксплуатации.
4. Влияние памяти
В первую очередь от этого эффекта страдают никель-кадмиевые аккумуляторные батареи. Если хоть раз зарядить никель-кадмиевый аккумулятор не до конца, до он «забудет» о своей первоначальной емкости. К примеру, батарея способна хранить 100 единиц энергии. Вы можете зарядить его только на 40 единиц, затем снова зарядить аккумулятор до 100 единиц. Вы думаете, что аккумулятор содержит 100 единиц, как и в первый раз? Как бы ни так, эффекта памяти делает свое злое дело и это значит, что батарея может отдать только до 40 единиц энергии. Вот так то. Остальные 60% пустого места попросту забыты.
5. Ресурс акб
Все батареи, в том числе аккумуляторные, в конце концов умирают. Это потому, что химические вещества внутри батареи со временем деградируют.
6. Правила использования батарей в Великобритании
С 1 января 2010 года все производители и импортеры батарей в Великобритании будут отвечать за стоимость сбора и утилизации отработанных батареек. К счастью, там есть услуга по переработки и утилизации батарей для населения.
7. Ртуть в аккумуляторных батареях
Крупнейший источник ртутного металла находится в бытовых аккумуляторов, особенно в щелочных. Законодательство из парламента ЕС, а именно Директива WEEE 2003 года, говорится, что производители щелочных батарей обязаны взять на себя обязательство устранить всю ртуть из батареек. Тем не менее, ртуть является неотъемлемой частью батареи и не может быть полностью исключена.
8. Никель-кадмиевые батареи
Одной никель-кадмиевой батареи мобильного телефона, чтобы загрязнить 600000 литров воды! Это эквивалентно трети объема олимпийского бассейна.
9. Потеря заряда
Аккумуляторы теряет часть своего заряда каждый раз, когда находится в телефоне. Поэтому старайтесь заряжать непосредственно перед его использованием, дабы оптимально расходовать заряд акб. Вам также следует избегать того, чтобы разряженные аккумуляторы в течение длительных периодов времени лежали без дела, в противном случае аккумулятор будет деградировать гораздо быстрее.
10. Маркировки типа "Heavy Duty" вводят в заблуждение
Так как нет никаких реальных отраслевых стандартов для батарей, многие термины, используемые их производителями стали вводить в заблуждение граждан. К примеру, акб с маркировкой "Heavy Duty" (распространены в США) на самом деле обычные батареи, а то и вовсе акб, которые служат меньше «обычных» батарей.
