Akumulátor

Akumulátor je zdroj jednosmerného napätia, ktorý je založený na elektrolýze. Stáva sa zdrojom elektromotorického napätia po prechode elektrického prúdu elektrolytom akumulátora alebo nabíjaním.

Najznámejší je olovený akumulátor:

Funkcia: Je založený na polarizačnom jave, pri ktorom sa na elektródach galvanického článku usadzujú časti rozloženého elektrolytu, ktoré tvoria nový článok s polarizačným napätím, pôsobiacim proti pôvodnému napätiu. Keď do olovených elektród jednoduchého akumulátora zavedieme jednosmerný prúd, to znamená, že akumulátor nabíjame, elektrická energia sa mení na chemickú, t. j. časti rozloženej kyseliny sírovej sa chemicky viažu s hmotou akumulátorových elektród. Vybitý akumulátor má povrch elektród z inej hmoty ako nabitý akumulátor. Akumulátor sa nazýva sekundárny článok preto, že ním musí najskôr pretekať elektrický prúd, aby sa elektródy chemicky zmenili, a tým sa stal primárnym článkom, ktorý takto môže elektrický prúd vrátiť.

Spotrebičom pripojeným k nabitému akumulátoru prechádza prúd a akumulátor sa vybíja. Pri vybíjaní akumulátora prechádza prúd opačne než pri nabíjaní a elektródy sa menia späť na pôvodné látky. Chemická energia nazhromaždená pri nabíjaní mení sa pri vybíjaní akumulátora na elektrickú energiu. Hovoríme, že v akumulátoroch zhromažďujeme (akumulujeme) elektrickú energiu. Oproti galvanickému článku má akumulátor tú výhodu, že po vybití ho možno opäť nabiť a použiť. Galvanický článok sa opotrebuje a suchý článok sa po vybití nedá použiť.

Okrem oloveného akumulátora sa často používa aj alkalický (oceľový) akumulátor:

Tento akumulátor má kladnú elektródu železnú, záporná elektróda je niklová. Obe sa spracúvajú špeciálnym spôsobom. Ako elektrolyt sa používa rozriedený hydroxid draselný (KOH). Alkalické akumulátory majú zvyčajne kovovú nádobu. Ich napätie je asi 1,35 V, teda nižšie než pri olovených akumulátoroch. Výhodou alkalických akumulátorov je, že sú ľahšie a znášajú aj menej opatrné zaobchádzanie než olovené akumulátory. Môžu sa nechať aj dlhší čas nenabité.

Menej známe druhy akumulátorov:

Kadmiovoniklový akumulátor
Striebro-zinkový akumulátor
Striebro-kadmiový akumulátor

Pokročilé elektrochemické akumulátory sú oproti rovnako ťažkým oloveným akumulátorom niekoľkonásobne výkonnejšie, znášajú vyšší počet nabíjacích cyklov a nabíjajú sa podstatne rýchlejšie. Medzi nedostatky patrí pamäťový efekt u niektorých z nich a vysoká cena z dôvodu použitia vzácnych kovov.

Najvyšší počet nabíjacích cyklov (až tritisíc) a ultrarýchle nabíjanie (pod jednu hodinu) majú nikel-kadmiové akumulátory. Elektrický článok premenuje chemickú energiu na elektrickú energiu. Články sú často pripojené alebo vyrobené v skupinách, aby sme dosiahli vyššie napätie a kapacitu zdroja. Takéto zostavy sa nazývajú batérie. I samostatné články sa však niekedy rovnako ľudovo nazývajú batérie.

Elektrický náboj, ktorý vzniká pri vzájomnom styku niektorých telies (napr. pri trení) na ich povrchu. O telese, ktoré má elektrický náboj, hovoríme, že je zelektrizované, alebo že je elektricky nabité. Veľkosť elektrického náboja Q sa meria v jednotkách coulomb, značka C.Elektrický náboj má veľa dôležitých vlastností:

1. Elektricky nabité teleso pôsobí silou na iné telesá. Napr. zelektrizovaná týč z novoduru priťahuje guľôčku elektrického kyvadielka
2. Elektrický náboj môžeme dotykom preniesť z povrchu jedného telesa na povrch iného telesa. Napr. z elektricky nabitej tyče prenesieme náboj pomocou skúšobnej guľôčky na elektroskop alebo na elektrometer.
3. Elektrický náboj sa môže premiestňovať aj v telese. Látky, v ktorých sa elektrický náboj premiestňuje, volajú sa vodiče. Látky, v ktorých sa náboje nepremiestňujú, sú izolanty alebo dielektriká.
4. Existujú dva druhy elektrického náboja. Jeden označujeme ako kladný, druhý ako záporný. Kladný - sklená týč trená kožou, záporný - tyč z novoduru trená srsťou.
5. Dve telesá so súhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom odpudzujú, dve telesá s nesúhlasnými elektrickými nábojmi sa navzájom priťahujú.
6. Elektrický náboj je nedeliteľný. Nemôžeme ho deliť neobmedzene, ale iba po elementárny náboj.
7. Nosiči elektrických nábojov v atóme sú protóny a elektróny. Elektrický náboj protónu je kladný, elektrónu záporný, pričom náboje všetkých protónov a elektrónov sú rovnako veľké
8. Každý atóm predstavuje sústavu kladných nábojov +e umiestnených v jadre atómu a sústavu záporných nábojov -e rozložených v jeho elektrónovom obale. Tento jav sa nazýva elektrizovanie telies.
9. Elektróny v elektrónovom obale atómu sú viazané elektrickými silami k jeho jadru. Keď sa z obalu odpúta jeden alebo viac elektrónov, vzniká z pôvodne neutrálneho atómu kladný ión, pripojením jedného alebo viacerých elektrónov k obalu vzniká záporný ión.
10. V atómoch kovov elektróny najviac vzdialené od jadier atómov sa od nich ľahko odpútavajú. Vznikajú voľné elektróny, ktoré tvoria v štruktúre kovov elektrónový plyn, ktorý spôsobuje dobrú elektrickú vodivosť kovov.
11. Pri trení dvoch telies nastáva premiestňovanie elektrónov z jedného telesa na druhé (zo srsti na tyč).
12. Keď priblížime elektricky nabité teleso k nenabitému izolovanému kovovému vodiču, vo vodiči nastáva pohyb voľných elektrónov. Na bližšej strane k nabitému telesu prevláda na izolovanom vodiči náboj opačného znamienka, na vzdialenejšej strane prevláda náboj rovnakého znamienka, ako má nabité teleso. Rozloženie elektrických nábojov vo vodiči je také, že vo vnútri vodiča neni žiadne elektrické pole. Utvorí sa ustálený stav, pri ktorom sa voľné elektróny v telese nepremiestňujú. Tento jav sa nazýva elektrostatická indukcia. Ak sa vodič uzemní, zostane nabitý indukovaným nábojom opačného znamienka, súhlasný indukovaný náboj (voľný náboj) sa odvedie do Zeme.
13. Elektrický náboj sa prejavuje na telese iba pri premiestnení elektrických nábojov z jedného telesa na druhé alebo vo vnútri telesa. Pre sústavu telies, ktorá si so svojím okolím nemôže vymieňať voľné nosiče náboja, platí zákon zachovania elektrického náboja: V elektricky izolovanej sústave telies je celkový elektrický náboj stály. Elektrický náboj nemožno utvoriť, ani zničiť.

V dôsledku elektrostatickej indukcie pôsobia na seba príťažlivými silami aj elektricky nabité a elektricky nenabité telesá. Keďže príčinou síl je elektrický náboj, nazývajú sa elektrické sily. Pojem bodový náboj sa veľmi často používa nielen vo význame hmotný bod s nábojom, ale aj pre samotný náboj. Keď sa súčet nábojov +e rovná súčtu nábojov -e, atóm je navonok elektricky neutrálny.