電池の電子の流れ-導入とエネルギー

バッテリは、主電源が故障した場合に電源を提供するために使用されます。これらは、何らかの理由でメイン ソースに障害が発生した場合に使用できるバックアップ ソースとして使用されます。バッテリーは、化学エネルギーを蓄え、必要なときにいつでもこの化学エネルギーを電気エネルギーに変換できるデバイスと定義されています。電池は電気を蓄えると一般的に考えられていますが、実際には電気を蓄えるのではなく、化学エネルギーの本拠地です。これは、バッテリーが化学エネルギーの貯蔵源であり、電気を生成する意思に応じて放電できることを意味します。

電池の構成は、電解質に注入された 2 つの電極を持つようなものです。電極は、バッテリーの最も重要なコンポーネントです。それらは、電子を放出して受け入れるための出口を提供します。電子を放出する電極は陽極と呼ばれ、負の電荷を持っています。一方、これらの電子を受け取る電極はカソードと呼ばれ、正の電荷を持っています。両方の電極は、さまざまな化学組成を持つ異なる金属で構成されています。バッテリーは外部負荷にも接続されています。

化学エネルギーは、電子が閉回路を通ってバッテリー内を移動するときに化学エネルギーに変換されます。 2 つの電極 (アノードとカソード) 間の電子の移動が高ければ高いほど、その電気化学ポテンシャルと電圧は高くなります。バッテリー電圧を高めたい場合は、2 つの方法で行うことができます。まず、電気化学ポテンシャルを高めるような化学組成を持つ 2 つの金属を選択できます。または、2 番目のオプションは、バッテリー内の複数のセルのスタックを使用して、出力電圧を高めることです。

バッテリーの電気の流れ

電池は通常、化学エネルギーから電気エネルギーを生成することが知られています。簡単に言えば、アノードからの電子が外部回路を介してカソードに向かって移動すると、電気がバッテリー内に流れます。電力生産のプロセスは、思ったほど単純ではありません。

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バッテリー内部の化学反応により、それぞれの電極、つまりカソード (プラス端) とアノード (マイナス端) に電荷が与えられます。回路が閉じられ、電子がバッテリーに移動すると、同じ電荷を持つためアノードを反発し、反対の電荷のためにカソードに向かって移動します。このアノードからカソードへの電子の移動が、バッテリー内の電気の流れの原因です。この電気の流れは、取り付けられた負荷を照らすために使用できる電力を生成するのに役立ちます.

電子の流れは、オームの法則に従って、負の端または陽極から正の端または陰極に向かっています。簡単に言えば、それらは反対の引力の原理に従います。これが、電子が正の符号を持つカソードに向かって移動することを選択した理由です。

電気の流れ バッテリーの充電

電池内の電荷の流れを電流と呼んでいます。バッテリー内を流れる電荷は、取り付けられた負荷への電力供給を担当します。

電子の電荷は負であるため、電子はマイナス側から離れてバッテリーのプラス側に引き寄せられます。電流は、負の電荷粒子 (電子) がバッテリーの正の端 (カソード) に向かって移動するときに生成されます。

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なぜ電子が移動せず、常に電流を生成しないのか疑問に思うかもしれません。それらがバッテリー内に常に存在する場合、この動きを制御する要因は何ですか?さて、この質問への答えは、たまたま電流を生成する基本的な現象です。電荷は、化学反応によって刺激されない限り動きません。電池の内部では、一方の電極がプラスに帯電し、もう一方の電極がマイナスに帯電します。電池内で化学反応が起こると、電極が溶解してイオンが生成されます。活発な化学反応がなければ、電子はバッテリー溶液内を移動するのに必要なエネルギーが多すぎますが、それはありません。両方の電極の化学組成は異なります。これが、化学反応によってイオンが生成されるときに、イオンがバッテリーのマイナス端に押し込まれる理由です。これが、すべての電子がバッテリーのマイナス端またはアノードに集まる理由です。電圧がバッテリーに印加されると、引き寄せの法則により、これらの電子はバッテリーのプラス端またはカソードに向かって移動します。

簡単に言えば、カソードからアノードへの電子の移動は、化学反応によるバッテリーの充電に役立ちます。電圧の助けを借りて、これらの電子は、バッテリーを放電しながら化学エネルギーを電気エネルギーに変えることによって、カソードに向かって戻ります。

このように、電荷の移動によって電池内部で電気の流れが発生します。

電池はどのようにエネルギーを蓄えますか

物理的なコンポーネントに関して言えば、カソード、アノード、および電解質で構成されるコンポーネントは、バッテリー内にエネルギーを蓄えるものです。電池は、内部に化学ポテンシャルとしてエネルギーを蓄えます。つまり、電気を化学組成に変換してバッテリー内に蓄える必要があるということです。

バッテリーがどのようにエネルギーを蓄えるかを理解するには、その基本的な構成を修正する必要があります。電池は、陽極と陰極、そして両者を隔てる電解質（イオン性物質）で構成されています。化学反応により、アノードに負の電荷が、カソードに正の電荷が与えられます。それは、陽極が酸化反応を経て新しい化合物を形成し、電子を解放し、陰極が還元反応を経て化合物を形成するために電子が必要になる場合です。内部の回路が閉じると、電荷の移動が活発になり、電池内で電子が移動します。それらがカソードからアノードに移動すると、バッテリーの化学エネルギーポテンシャルが高まり、バッテリーが充電されます。この電荷はバッテリー内に保存され、この保存された化学エネルギーを電気エネルギーに変換するバッテリーを放電することにより、必要なときにいつでも使用できます。

充電式電池では、充電中にイオンと電荷が電解質を通って反対側の電極に向かって移動し、電子の動きのバランスを取り、再充電プロセスを可能にします。