Это сухой элемент, который сохраняет свой заряд длительное время и может многократно перезаряжаться. Элемент состоит из положительного и отрицательного электродов, разделителя, электролита и корпуса. Электроды состоят из порошкообразного никеля, нанесенного на экран из никелевой проволоки, пропитанной раствором соли никеля для положительного электрода и раствором соли кадмия для отрицательного электрода. Разделитель сделан из поглощающего изолирующего материала.
Электролитом является гидроокись калия. Корпус изготавливается из стали и плотно закрывается. Типичное напряжение элементов этого типа 1,2 вольта.
Способность батареи непрерывно вырабатывать электроэнергию выражается в ампер-часах. Батарея в 100 ампер-часов может выдавать ток в 1 ампер в течение 1 часа (100 x 1 = 100 ампер·часов), либо 10 ампер в течение 10 часов (10 x 10 = 100 ампер-часов), либо 1 ампер в течение 100 часов (1 x 100 = 100 ампер·часов).
3–2. Вопросы
1. Из каких компонентов состоит элемент?
2. Каковы два основных типа элементов?
3. В чем главное отличие двух основных типов элементов?
4. Приведите примеры первичных элементов.
5. Приведите примеры вторичных элементов.
Элементы и батареи могут быть соединены вместе для увеличения напряжения и/или тока. Они могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.
При последовательном соединении элементы или батареи могут быть соединены либо в последовательно-дополняющей либо в последовательно-препятствующей конфигурации. В последовательно-дополняющей конфигурации положительный электрод первого элемента соединяется с отрицательным электродом второго элемента; положительный электрод второго элемента соединяется с отрицательным электродом третьего элемента и так далее (рис. 3-18).
Рис. 3-18. Элементы или батареи могут быть соединены последовательно для увеличения напряжения.
При последовательно-дополняющей конфигурации через все элементы или батареи протекает одинаковый ток. Это может быть выражено следующим образом:
IT = I1 = I2 = I3.
Индексы обозначают номера отдельных элементов или батарей. Полное напряжение равно сумме напряжений отдельных элементов и может быть выражено следующим образом:
ET = E1 + Е2 + Е3.
При последовательно-препятствующей конфигурации элементы или батареи соединяются друг с другом одноименными выводами, отрицательный вывод с отрицательным или положительный с положительным. Однако эта конфигурация очень мало применяется на практике.
При параллельном соединении все положительные выводы соединяются вместе и все отрицательные выводы также соединяются вместе (рис. 3-19).
Рис. 3-19. Элементы или батареи могут быть соединены параллельно для увеличения тока.
Общий возможный ток является суммой токов каждого элемента или батареи:
IT = I1 + I2 + I3.
Общее напряжение равно напряжению каждого отдельного элемента или батареи:
ET = E1 = Е2 = Е3.
Если желательно получить и наибольшее напряжение и наибольший ток, элементы или батареи могут быть соединены в последовательно-параллельной конфигурации. Помните, что последовательное соединение элементов или батарей увеличивает напряжение, а параллельное соединение увеличивает ток. На рис. 3-20 показаны четыре 3-вольтовых батареи, соединенные в последовательно-параллельной конфигурации. Эта конфигурация дает напряжение 6 вольт и обеспечивает ток в два раза больший, чем отдельная батарея.
Рис. 3-20. Элементы или батареи могут быть соединены последовательно-параллельно для увеличения выходного тока и напряжения.
Для получения 6 вольт необходимо соединить две 3-вольтовые батареи последовательно (рис. 3-21).
Рис. 3-21. Когда элементы соединяются последовательно, напряжение увеличивается.
Для увеличения тока, вторая пара 3-вольтовых батарей подсоединяется параллельно (рис. 3-22).
Рис. 3-22. Параллельное соединение последовательно соединенных элементов увеличивает выходной ток. Полученная цепь является последовательно-паралелльной конфигурацией.