La main à la pâte
كيف تتحرّك الالكترونات في بطارية من نحاس-تفاح-ألمونيوم؟
06/02/2001
تاريخ
 
Virginie Dubois,
سؤال من
 

أنا تلميذة بمدرسة Briare. أنا أعمل مع فصل مرحلة ابتدائية بمدرسة Châtillon Coligny. يجب أن اشرح للصغار مبدأ البطارية. ولا افهم لماذا تتحرّك الالكترونات في البطارية نحاس-تفاح-ألمونيوم؟

 

 
 
16/02/2001
تاريخ
 
إجابة من
 

- التيّار الكهربائي هو حركة مجموعة الشحنات الكهربائية بالموّصل (في الغالب سلك معدني) يصل بين الاثنين، ويغذّى الأجهزة الكهربائية: لمبة، محرّك، أدوات كهربائية، إلخ... نحن نطلق على تلك الشحنات الكهربائية الكترونات، إنها جزيئات صغيرة، مشحونة كهربائيا، ويمكنها أن تتحّرك في المعدن.
- البطارية هى مولِّد كهربائي، إنها الآلة التي ستسبّب حركة الشحنات. توجد، بخلاف البطاريات عدّة أنواع من المولِّدات، ذات مبادىء عمل مختلفة، حيث تنتج البطارية الكهرباء من خلال تفاعلات كيميائية.
- الشرح المفصّل لعمل البطارية يبدو لي خارج نطاق قدرة تلاميذ المرحلة الابتدائية الصغيرة. يمكننا مع ذلك أن نشرح لهم أن البطارية تتكوّن في الواقع من جزءيْن ناشطيْن. في أحد هذيْن الجزءيْن، يوجد تفاعل كيميائي ينتج الالكترونات، وفي الجزء الآخر، يوجد تفاعل كيميائي يستهلك الالكترونات. تتحرّك الالكترونات من جزء للآخر عبر الدائرة الكهربائية الخارجية للبطارية، وتلك الحركة هى التيّار الكهربائي. لا يجب أن يكون جزئا البطارية منفصليْن، ومجموع الدائرة يجب أن تكون دائرة مغلقة.
على سبيل المثال، بطارية نحاس – ليمون – زنك، تتكوّن من جزء ناشط الاتصال بين النحاس-الليمون، وجزء آخر نشط الاتصال بين الليمون-الزنك. من ناحية، يوجد تفاعل كميائي يستهلك الالكترونات، ومن الناحية الأخرى يوجد التفاعل الكيميائي الذي ينتج الالكترونات. فائدة الليمون هى أنه يسمح بنقل المركّبات بين الاتصاليْن، والمركبات أيضا تحمل شحنات كهربائية، وتغذى التفاعلات الكيميائية لهذيْن الاتصاليْن.
البطاريات حديد-ليمون-زنك أو نحاس-تفاح-ألمونيوم تعمل طبقا لنفس المبدأ.
عندما لا تكون الدائرة الخارجية مغلقة (عندما لا نوصل البطارية بدائرة كهربائية)، لا تتم التفاعلات الكيميائية في نصفي البطارية، وتظل البطارية كما هى، جاهزة للاستعمال. وعلى العكس، التفاعلات الكيميائية التي تتم في أثناء الاستخدام تستهلك بعض المرّكبات الأساسية المكوّنة للبطارية، عندما تستهلك تلك المركبات كلية، لا تعمل البطارية.