ساختمان داخلی باتر یها خیلی شبیه باتری ای است که شما ساخته اید. یعنی در این مولدها دو
فلز غیر هم جنس در یک مایع شیمیایی خاص )یا یک خمیر شیمیایی مرطوب( که الکترولیت نامیده
م یشود، قرار دارند. دربارهٔ شیوهٔ کارکرد باتر یها اطلاعاتی را جمع آوری کنید و نتیجهٔ آن را به صورت
پاورپوینت به کلاس گزارش دهید.

نحوه كار باتري و انواع آن
باتری یکی از پرکاربردترین و مهم‌ترین وسایلی است که در زندگی روزمره با آن سر و کار داریم. ما از باتری‌ها در همه جا استفاده می‌کنیم: ماشین، تلفن‌همراه، لپ‌تاپ، پخش‌کننده موسیقی و … . ما امروز قصد داریم به نحوه کارکردن باتری‌ها نگاهی بیندازیم و شما را با شیوه‌های استفاده بهینه از آن‌ها آشنا کنیم. 
ساخت باتری با ساختار پیشرفته کنونی، نخستین بار در سال 1800 میلادی شکل گرفت. الساندرو ولتا - دانشمند ایتالیایی- برای نخستین بار یک پیل با نام "پیل ولتایی" ساخت که در آن دو صفحه فلزی یکی از روی و دیگری از نقره به عنوان الکترودها استفاده می‌شدند. این دو صفحه در محلول آب نمک قرار گرفته و توسط یک صفحه مقوایی نازک از هم جدا می‌شدند. هنگامی‌که دو سر بالایی صفحه‌های فلزی توسط سیم به هم وصل شدند، درون سیم جریان الکتریسته برقرار شد. ولتا سعی کرد که پتانسیل الکتریکی ایجاد شده را اندازه‌گیری کند. این پتانسیل الکتریکی همان ولتاژ نام گرفت که بعد از او با واحد" ولت" سنجیده می‌شود.
آنچه که امروز به نام باتری می‌شناسیم در واقع همان پیل ولتایی در شکل جدیدتر و پیشرفته‌تر است.
نحوه عملکرد باتری
باتری وسیله‌ای است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. باتری‌های امروزی مثل باتری‌های AA، C یا D، دو انتهای مثبت و منفی دارند. داخل تمام این باتری‌ها، همانند پیل ولتایی بوده و تنها از مواد مختلف و گوناگونی استفاده می‌کنند. در تمام باتری‌ها از فلزات برای الکترود و از مواد دیگری که مشابه آب نمک هستند، برای الکترولیت استفاده می‌شود. الکترودها با هم در تماس مستقیم نبوده و تنها تماس آن‌ها از طریق الکترولیت صورت می‌گیرد.
وقتی یک سیم به قطب‌های مثبت و منفی باتری وصل می‌شود جریان الکتریسته از قطب منفی به سمت قطب مثبت سیم به حرکت در می‌آید. حرکت جریان درون سیم، در واقع حرکت الکترون‌های داخل آن است که می‌تواند وسایل الکتریکی را به کار بیندازد.
پتانسیل الکتریکی ایجاد شده بین دو سر باتری، ولتاژ باتری نامیده شده و با واحد ولت سنجیده می‌شود.
میزان این پتانسیل یا نیروی محرکه به نوع واکنش صورت گرفته درون باتری بستگی داشته و مواد مختلف پتانسیل‌های گوناگونی را تولید می‌کنند.
انواع باتری‌ها
باتری‌ها در دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شوند. جدا از دستگاهی که باتری درون آن استفاده می‌شود، باتری‌ها به دو دسته اولیه (Primary) و ثانویه (Secondary) تقسیم می‌شوند. در باتری‌های اولیه با مصرف مواد شیمیایی داخل باتری، عمر باتری به پایان می‌رسد، در حالی‌که باتری‌های ثانویه قابلیت شارژ مجدد دارند. در باتری‌های ثانویه، با وصل کردن باتری مصرف شده به جریان الکتریسته، ترکیب شیمیایی مواد داخل باتری به حالت اولیه بازگشته و امکان استفاده مجدد از باتری فراهم می‌شود. با این حال به دلایلی چون خوردگی داخلی، از دست رفتن ماده الکترولیت و مواد فعال داخل باتری، این نوع باتری‌ها را تنها به تعداد معین و محدود می‌توان شارژ مجدد کرد.
باتری‌های اولیه
باتری‌های ارزان قیمت AA ،C و باتری‌های خشک نوع D، در این دسته قرار می‌گیرند. در این باتری‌ها از کربن و روی به عنوان الکترود و از یک خمیر اسیدی به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود. این باتری‌ها، ولتاژ 5/1 ولت تولید می‌کنند.
باتری‌های قلیایی (Alkaline) که توسط شرکت‌هایی چون Duracell و Energizer عرضه می‌شوند، به‌جای کربن از اکسید منیزیم استفاده می‌کنند و همان‌طور که از نام باتری پیداست، الکترولیت اسیدی با یک ماده قلیایی جایگزین شده است. این باتری‌ها نیز خروجی 5/1 ولت دارند.
باتری‌های یکبار مصرف، برای مصرف فوری و ضروری تولید شده و پس از تمام شدن قدرت آن‌ها، باید دور ریخته شوند. این باتری‌ها معمولا برای دستگاه‌های قابل حمل که شدت جریان کمی را طلب می‌کنند و یا همیشه استفاده نمی‌شوند، به‌کار گرفته می‌شوند. ساعت‌ها و کنترل‌ها جزو این دسته از دستگاه‌ها هستند.
باتری‌های ثانویه
این باتری‌ها قابل شارژ هستند. باتری‌های اتومبیل، نمونه‌ای از باتری‌های قابل شارژ هستند که سرب و اکسید سرب، الکترودها و یک اسید قوی، الکترولیت آن‌را تشکیل می‌دهد.
در باتری‌های نیکل- کادمیوم (NiCd)، کادیوم و هیدروکسید نیکل نقش الکترود را داشته و الکترولیت، هیدروکسید پتاسیم است. باتری‌های NiCd قادرند شدت جریان بسیار بالایی را تولید کنند و با شدت جریان بسیار بالا می‌توان آن‌ها را در مدت زمان کوتاهی شارژ کرد. این باتری‌ها از یک عیب بزرگ به نام اثر حافظه (Memory Effect) رنج می‌برند. زمانی‌که شارژ یک باتری NiCd به‌طور کامل تمام نشده باشد و اقدام به شارژ مجدد آن شود، دانه‌های کریستالی درون باتری تبلور یافته و رشد می‌کنند. این دانه‌ها، ظرفیت باتری را کاهش داده و حذف آن‌ها از باتری نیز دشوار است.
باتری‌های نیکل- هیدرید فلزی(NiMh) جایگزین بسیار مناسبی برای باتری‌های NiCd هستند، چرا که خصوصیات مشابه آن‌ها را داشته و از اثر حافظه نیز رنج نمی‌برند. هر دوی این باتری‌ها، خروجی 2/1 ولت دارند. تمام باتری‌های قابل شارژ‌، اگر مدت زمان طولانی استفاده نشوند، مقداری از شارژ خود را از دست می‌دهند. برای مثال، وقتی از یک باتری NiMh برای مدت 6 ماه استفاده نشود بین 20 تا 50 درصد شارژ خود را از دست خواهد داد. میزان هدر رفت شارژ به عواملی چون دمای نگهداری باتری بستگی دارد.
باتری‌های لیتیوم-یون (Li-ion) به‌طور گسترده در لپ‌تاپ‌ها و تلفن‌های همراه استفاده می‌شوند. این باتری‌ها از لیتیوم و کربن به عنوان الکترود استفاده می‌کنند. نسبت توان ذخیره شده به وزن باتری در این نوع باتری‌ها بسیار بالا بوده و سرعت از دست دادن شارژ به‌خاطر عدم استفاده نیز بسیار پایین است.
باتری‌های قابل شارژ نظیر NiMH، معمولا به صورت بدون شارژ به فروش می‌رسند و برای استفاده باید ابتدا شارژ شوند. با این حال برخی از مدل‌های جدید این باتری‌ها با شارژ به فروش می‌رسند.
باتری‌های پیشرفته
تولیدکنندگان باتری همیشه در راه بهبود باتری‌ها، استفاده از مواد شیمیایی جدیدتر با ظرفیت بالاتر و کاهش اندازه و وزن باتری‌ها حرکت کرده‌اند.
برای مثال Energizer ادعا می‌کند که باتری‌های سری Ultimate Lithium این شرکت، با دوام‌ترین باتری‌های سایز AA و AAA در جهان است. طبق اطلاعات موجود، این باتری‌ها 8 برابر باتری‌های معمولی، شارژ در خود نگه می‌دارند و یک سوم باتری‌های آلکالاین معمولی، وزن دارند. این باتری‌ها قادرند در شرایط عملیاتی فوق‌العاده بین 40- تا 60+ درجه سانتی‌گراد کار کنند. این باتری‌ها را تا 15 سال می‌توان نگهداری کرد. استفاده این باتری‌ها برای دستگاه‌های پیشرفته با تکنولوژی بالا مثل دوربین‌ها، ضبط کننده‌های موسیقی، ماوس و کیبورد و دستگاه‌های قابل حمل GPS توصیه می‌شود.
شرکت معروف Duracell نیز،‌یک باتری با نام PowerPix طراحی کرده که از تکنولوژی انحصاری این شرکت با نام NiOx بهره می‌برد. این شرکت ادعا می‌کند با این باتری‌ها می‌توانید با دوربین دیجیتالی خود بیش از 2 برابر بیشتر نسبت به باتری‌های آلکالاین معمولی عکس بگیرید.
برای استفاده بهینه و بهتر از باتری‌ها بد نیست نکات زیر را بدانید:
- کیفیت تمام باتری‌ها با گذشت زمان کاهش می‌یابد، حتی اگر مورد استفاده قرار نگیرند.
- سرعت از دست رفتن شارژ باتری در دماهای پایین،‌کم‌تر است.
- نگهداری باتری در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین، روی ولتاژ خروجی باتری تاثیر می‌گذارد.
- باتری‌های با ترکیب شمیایی مختلف را هرگز در یک دستگاه استفاده نکنید.
- ترکیب باتری‌های قابل شارژ و غیر قابل شارژ را نیز روی یک دستگاه نباید استفاده کرد.
- باتری‌های آلکالاینی در شرایط استفاده معمولی یا عدم استفاده، نشتی ندارند. با این حال، دمای بالا، استفاده از باتری‌های نو و کارکرده درکنار هم و استفاده از باتری‌هایی با ترکیب شمیایی مختلف در کنار هم، احتمال نشتی را افزایش می‌دهد.
- نشتی باتری به شدت سوزش‌آور بوده و نباید در تماس با پوست قرار گیرد.
- برای رسیدن به بالاترین کارآیی، باتری‌های قابل شارژی که برای مدت طولانی استفاده نشده‌اند را قبل از استفاده، حتما شارژ کنید.
- اگر قرار باشد تا دستگاهی برای مدت طولانی استفاده نشود، باتری‌های آن‌را خارج کنید.

هدف آزمایش: نقش باتری در یک مدار ساده
مواد و وسایل: دو قطعه سیم نازک، باتری ۵/ ۱ ولتی، چسب نواری یا لنت
روش اجرا:
١ با استفاده از وسایل داده شده مداری تشکیل دهید و لامپ را روشن کنید.
٢ یک قطعه سیم را حذف کنید و سپس با وسایل موجود مدار جدیدی تشکیل دهید و لامپ
را روشن کنید.
٣ در گروه خود دربارهٔ نقش باتری، سیم های رابط و لامپ در مدار بحث کنید.

پاسخ :

باتری انرژی لازم برای حرکت الکترون را به مدار می دهد  سیم مسی رسانای خوبی برای الکترون می باشد

لامپ الکترون ها را دریافت کرده وتبدیل به نور وگرما می کند.

برای حفاظت از ساختمان های بلند از خطر برخورد آذرخش، از وسیله ای به نام برق گیر استفاده
م یکنند. دربارهٔ برق گیر و نقش آن در جلوگیری از آسیب به ساختمان، اطلاعاتی را جمع آوری کنید
و گزارش آن را در کلاس ارائه دهید.

پاسخ :

 برق گیر از جنس مس با ضخامت زیاد است که در بالای ساختمان نصب می شود تا در اثر صاعقه بارا لکتریکی زیاد را به زمین منتقل کند واین برق وارد ساختمان نشودووسایل برقی اسیب نبینند.

مقدمه

با بررسیهای مختلفی معلوم شده است که در جو زمین حدود1800 طوفان تندری همزمان روی می دهند و این طوفانهای تندری حدود100 درخش آذرخش در ثانیه تولید می کنند. اگر چه احتمال اینکه شخصی دچار آذرخش شود در حد قابل اغماض کم است با این وجود آذرخش بسیار زیانبار است. کافی است بدانیم که حدود نیمی از جرقه زنیها در خطوط انتقال بزرگ مقیاس امروزی از آذرخش ناشی می شود. بنابر این محافظت در مقابل آذرخش مسئله مهمی است.

کارهای لومونوسوف و فرانکلین

لومونوسوف و فرانکلین نه فقط منشأ الکتریکی آذرخش را توضیح دادند، بلکه ساخت برقگیر (رسانای آذرخش) برای حفاظت ساختمانها از اصابت آذرخش را به انجام رسانیدند.

مشخصات برقگیر

سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می‌شود ته سیم کاملاً به زمین متصل می‌شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می‌شود. در عین طوفان تندری بارهای زیادی در سطح زمین القا می‌شوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می‌آید. شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برقگیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی‌توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمی‌شود. با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برقگیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.

آتش سنت المو

در بعضی موارد تخلیه الکتریکی ابر برقگیر چنان شدید است که تابانی ناشی از آن به وضوح در نوک آن برقگیر دیده می‌شود. گاهی این تابانی در نزدیکی سایر اجسام نوک تیز مثل بالای دکلهای کشتی ، نوکهای تیز درختها و غیره دیده می‌شود. با این پدیده از قرنها قبل تحت عنوان آتش سنت المو آشنا بودند و ملوانانی که درک درستی از منشأ واقعی از آن نداشتند دچار وحشت و اوهام می‌شدند. لازم به یاد آوری است که برقگیری وقتی کارش را انجام می‌دهد، که اتصال آن با زمین کامل باشد. در غیر این صورت بارهای القایی نمی‌توانند از سطح زمین و ساختمانها به هوا وارد شوند. با بهره گیری از این مکانیزم توصیه شده است که موقع طوفان تندری آنتن گیرنده رادیو باید به زمین وصل باشد.

توجه. برای حمایت از سایت ما و ایجاد انگیزه برای سایت ما برای گذاشتن بیشتر تحقیقات و جواب سوالات کتاب ها بصورت رایگان برای شما  ، بر روی لینک های زیر هر چند بار خواستید (بعد خواندن مطلب یا قبل از آن ) کلیک کنید :

لیست کلیه اقدام پژوهی ها

لیست کلیه تحقیقات و تجربیات ارتقای شغلی دبیران

لیست کلیه پایان نامه ها

لیست کلیه مقالات و تحقیقات

لیست کلیه پروژه های آماری

لیست کلیه پروژه ها کارآموزی و مالی

وقتی یک شانهٔ پلاستیکی را با پارچهٔ
پشمی مالش م یدهیم، معمولاً شانه دارای بار الکتریکی
منفی می شود. اگر شانه را به خرده های بدون بار کاغذ نزدیک
کنیم، شانه خرده های کاغذ را به طرف خود جذب م یکند.
توضیح دهید چرا چنین اتفاقی رخ می دهد؟

پاسخ :

شانه منفی در نزدیکی کاغذ مولکولهای کاغذ را قطبی کرده یعنی یک سمت آن مثبت شده وجذب شانه می شود.

هدف آزمایش: ایجاد بار الکتریکی به روش القا
مواد و وسایل: دو کرهٔ فلزی یکسان با پایه های نارسانا، میلهٔ پلاستیکی، پارچهٔ پشمی و
الکتروسکوپ روش اجرا:
۱ دو کرهٔ فلزی را مطابق شکل )الف( در تماس
با یکدیگر قرار دهید؛ سپس با دست آنها را لمس کنید
تا مطمئن شوید که بار الکتریکی آنها صفر است.

۲ میلهٔ پلاستیکی را با پارچهٔ پشمی مالش دهید و
مانند شکل )ب ( آن را به کرهٔ A نزدیک کنید.
۳ بدون حرکت دادن میلهٔ پلاستیکی، پایهٔ کرهٔ B را
بگیرید و آن را از کرهٔ A دور کنید )شکل پ(.

۴ میلهٔ پلاستیکی را دور کنید )شکل ت(.

۵  الکتروسکوپ را به روش تماس با میلهٔ پلاستیکی
باردار و هر یک از کره ها را به کلاهک آن نزدیک کنید. از
این آزمایش چه نتیجه ای می گیرید؟

پاسخ  :

در اثر نزدیک کردن میله پلاستیکی منفی، و اثر نیروی دافعه ، الکترون منفی دور شده یک کره مثبت وکره دور تر منفی می شود با دور کردن کره ی ب وبعد با  دور کردن کره آ کره های  فلزی به روش القائ ونزدیک کردن، بار دار می شوند.