Номер 7, страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

7. Что является положительным и отрицательным полюсами батарейки?

7. Что является положительным и отрицательным полюсами батарейки?

В любом гальваническом элементе, которым является батарейка, полюса образуются в результате электрохимических реакций. Полюса — это внешние выводы (клеммы) электродов, к которым подключается нагрузка.

Отрицательный полюс (анод) — это электрод, на котором происходит реакция окисления. В процессе работы вещество этого электрода отдает электроны, в результате чего на полюсе накапливается избыточный отрицательный заряд. В самых распространенных цинковых (солевых) и щелочных (алкалиновых) батарейках отрицательным полюсом является электрод из цинка ($Zn$). Обычно это плоское дно батарейки, помеченное знаком «−».

Положительный полюс (катод) — это электрод, на котором происходит реакция восстановления. Здесь ионы из вещества электролита принимают электроны из внешней цепи. Это приводит к недостатку электронов на полюсе и, соответственно, к возникновению положительного заряда. В тех же батарейках роль положительного электрода выполняет смесь диоксида марганца ($MnO_2$) с графитом. Обычно это выступ на крышке батарейки, помеченный знаком «+».

Ответ: Отрицательным полюсом батарейки является электрод, где происходит окисление (например, цинковый корпус), он имеет избыток электронов. Положительным полюсом является электрод, где происходит восстановление (например, стержень из диоксида марганца с углем), он имеет недостаток электронов.

8. Каково устройство аккумулятора?

Аккумулятор — это химический источник тока многоразового действия. Его ключевое свойство — обратимость химических процессов, что позволяет многократно заряжать его после разряда. Устройство аккумулятора концептуально схоже с устройством одноразовой батарейки, но материалы подобраны для обеспечения цикличности работы.

Основные компоненты аккумулятора:

• Положительный электрод (катод при разряде): пластина или решетка, покрытая активным веществом-окислителем.
• Отрицательный электрод (анод при разряде): пластина или решетка, покрытая активным веществом-восстановителем.
• Электролит: вещество (чаще всего жидкость или гель), которое содержит ионы и обеспечивает их перенос между электродами, замыкая электрическую цепь внутри аккумулятора.
• Сепаратор: пористая, диэлектрическая перегородка, которая физически разделяет электроды, чтобы предотвратить короткое замыкание, но при этом пропускает ионы электролита.
• Корпус: прочный, герметичный контейнер, который вмещает все компоненты и защищает их от внешней среды.

Например, в классическом свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе положительный электрод сделан из диоксида свинца ($PbO_2$), отрицательный — из губчатого свинца ($Pb$), а в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$).

Ответ: Аккумулятор состоит из двух разнородных электродов (положительного и отрицательного), разделенных пористым сепаратором и помещенных в электролит. Вся конструкция заключена в герметичный корпус.

9. Где применяют аккумуляторы?

Аккумуляторы стали неотъемлемой частью современной жизни благодаря их способности накапливать и отдавать электрическую энергию. Они применяются в самых разных областях:

• Транспорт: для запуска двигателей внутреннего сгорания в автомобилях (стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы), а также в качестве основного источника энергии для электромобилей, гибридных автомобилей, электровелосипедов, электросамокатов и гироскутеров (в основном литий-ионные и литий-полимерные).
• Портативная электроника: питание смартфонов, ноутбуков, планшетов, цифровых фотоаппаратов, умных часов, фитнес-браслетов, беспроводных наушников и другой носимой электроники.
• Бытовая техника и инструменты: обеспечение работы беспроводных (аккумуляторных) пылесосов, дрелей, шуруповертов, пил, газонокосилок и другого садового и строительного инструмента.
• Системы бесперебойного и резервного питания: источники бесперебойного питания (ИБП или UPS) для защиты компьютеров, серверов и другой важной аппаратуры от сбоев в электросети; системы аварийного освещения в зданиях; резервное питание для базовых станций сотовой связи и медицинского оборудования.
• Энергетика и промышленность: в больших системах хранения энергии для накопления электричества от солнечных панелей и ветрогенераторов; питание складской техники (электропогрузчики, штабелеры); в аэрокосмической отрасли (спутники, космические аппараты).

Ответ: Аккумуляторы применяются повсеместно: в транспорте (от автомобилей до электросамокатов), во всей портативной электронике (телефоны, ноутбуки), в беспроводных инструментах и бытовой технике, в системах резервного питания (ИБП) и в большой энергетике для хранения энергии из возобновляемых источников.