تمام باتری‌های مصرفی که وجود دارند، علامت‌های کوچک مثبت و منفی روی برچسب خارجی خود دارند. این علائم، نقاط پایانی و شروع جریان انرژی را نشان می‌دهند و راز اساسی نحوه عملکرد آنها هستند. اما چرا باتری‌ها قطب مثبت و منفی دارند؟ و آیا همیشه باید در جهت مخالف قرار بگیرند؟ برای پاسخ به این سوالات با اِروتِک همراه باشید.
در هسته خود، باتری با تبدیل انرژی شیمیایی ذخیره‌شده به انرژی الکتریکی کار می‌کند. این فرآیند توسط دو جزء کلیدی در داخل باتری به نام الکترودها هدایت می‌شود: کاتد که سمت مثبت (+) را تشکیل می‌دهد و آند که سمت منفی (-) را تشکیل می‌دهد.
نکته مهم این است که این الکترودها عمداً از دو ماده مختلف ساخته می‌شوند. این مفهوم بر اساس اصلی از سال ۱۸۰۰ میلادی بنا شده است، زمانی که آلساندرو ولتا کشف کرد که جفت کردن فلزات مختلف می‌تواند جریان الکتریکی تولید کند. او دریافت که این اتفاق به این دلیل می‌افتد که هر نوع فلز “میل شیمیایی” یا قدرت متفاوتی در جذب الکترون‌ها دارد.
این الکترودها در یک ماده شیمیایی به نام الکترولیت غوطه‌ور هستند. برای جلوگیری از اتصال کوتاه (بسیار خطرناک)، یک جداکننده فیزیکی از تماس کاتد و آند با یکدیگر جلوگیری می‌کند. سپس الکترولیت با الکترودها واکنش نشان می‌دهد و باعث می‌شود الکترون‌های دارای بار منفی در آند جمع شوند. این تجمع همان چیزی است که پایانه منفی را ایجاد می‌کند، در حالی‌که کاتد از کمبود الکترون‌های خود، بار مثبت پیدا می‌کند.
این پتانسیل برای تولید برق فقط در آنجا نشسته و منتظر است. واکنش‌های شیمیایی تا زمانی‌که باتری را به یک دستگاه متصل نکنید و یک مدار کامل ایجاد نکنید، به‌طور کامل شروع نمی‌شوند. اما به محض انجام این کار، باتری بلافاصله شروع به کار مانند یک پمپ می‌کند. الکترون‌های اضافی در پایانه منفی به بیرون هجوم می‌آورند، از طریق دستگاه شما عبور می‌کنند و به سمت پایانه مثبت کشیده می‌شوند. این فرآیند تا زمانی که مواد شیمیایی در الکترولیت تمام شوند و باتری از کار بیفتد، ادامه می‌یابد. بنابراین بله، غیرممکن است که یک باتری بدون قطب مثبت و منفی کار کند!
آیا همیشه باید در جهت مخالف قرار بگیرند؟
آن جریان هدایت‌شده از منفی به مثبت، قانون طلایی قدرت باتری است و از آنجایی که جهت‌گیری درگیر است، جای تعجب نیست که گاهی اوقات جهت‌گیری فیزیکی مهم است. برای بسیاری از ما، تصویر کلاسیک یک باتری، یک استوانه با پایانه‌هایی در دو سر آن است. این برای اکثر باتری‌های مصرفی صادق است (مانند باتری‌های قلمی)، که در آن پایانه‌های مثبت و منفی در واقع در دو انتهای واحد قرار دارند. چنین طراحی‌ای صرفاً کاربردی نیست، بلکه دیدن نقاط شروع و پایان مسیر الکتریکی را نیز آسان‌تر می‌کند. البته، کیفیت بر اساس سازنده متفاوت است، بنابراین دانستن رتبه‌بندی رسمی برندهای باتری از بدترین تا بهترین کمک می‌کند.
با این حال، همه باتری‌ها با پایانه‌ها در دو انتهای مخالف طراحی نشده‌اند. به یک باتری ۹ ولت یا باتری ماشین خود نگاه کنید، متوجه خواهید شد که هر دو پایانه مثبت و منفی در کنار یکدیگر قرار دارند. برای این موارد، جهت‌گیری فیزیکی در یک محفظه مسئله نیست. در عوض، اتصال از طریق کابل‌ها یا کنتاکت‌های خاص انجام می‌شود. پایانه‌ها در اینجا معمولاً به وضوح مشخص می‌شوند تا از اشتباهات خطرناک جلوگیری شود، مانند شوک الکتریکی باتری‌های ماشین.
مکان این پایانه‌ها در دستگاه‌هایی که به چندین سلول نیاز دارند، اهمیت پیدا می‌کند. به عنوان مثال، کنترل از راه دور تلویزیون از شما می‌خواهد که سلول‌ها را به صورت متناوب قرار دهید به طوری که سر مثبت یک باتری به سر منفی باتری بعدی متصل شود. این اتصال “سری” یک راه ساده و هوشمندانه برای افزایش ولتاژ کلی برای دستگاه است. قرار دادن نادرست آنها این زنجیره را می‌شکند و دستگاه شما به سادگی روشن نمی‌شود.
منبع: Slashgear
