Гальванические элементы

Любой транзисторный приемник или усилитель можно питать как от хими­ческих источников постоянного тока — гальванических элементов, аккумуляторов или батарей, так и от сети переменного тока. Все зависит от того, какой это приемник или усилитель. Если, например, приемник малогабаритный, как часто говорят «карманный», и рассчитан на напряжение источника питания 4,5—9 В, для него обычно используют гальванические элементы или батареи. А если тран­зисторный усилитель предназначен для воспроизведения звукозаписи при совмест­ной работе с сетевым электропроигрывающим устройством, то его целесооб­разно питать от электроосветительной сети. Что же касается электронных ламп с катодом косвенного накала, для их питания используется только сеть переменного тока.

Как устроены и работают химические источники постоянного тока? Как приемник, усилитель или иное радиотехническое устройство или прибор питать от сети переменного тока?

Вот на эти и некоторые другие вопросы, связанные с источниками питания, я и хочу ответить в этой беседе.

С устройством простейшего гальванического элемента я познакомил тебя еще в первой беседе (см. рис. 9). Электродами такого элемента служат раз­нородные металлические пластинки, а электролитом — раствор кислоты. Это вполне работоспособный химический источник постоянного тока. Но он имеет два существенных недостатка. Первый недостаток заключается в том, что электролит элемента — едкая жидкость, которую можно пролить, расплескать. Второй недостаток — заметное влияние на работу элемента явления поляри­зации. Сущность поляризации заключается в следующем: в результате непрерывного разложения электролита током, протекающим внутри элемента, на положительном электроде оседают в виде пузырьков положительные ионы водорода, образуя на нем газовую пленку, препятствующую движению электри­ческих зарядов. Оба эти недостатка простейшего жидкостного элемента устра­нены в тех сухих гальванических элементах, которыми ты уже пользовался и будешь использовать для питания своих конструкций.

Ты, уверен, не раз разбирал разрядившуюся батарею 3336Л, чтобы посмотреть, что находится под защитным слоем бумаги. Там три элемента, которые изолированы один от другого картонными прокладками. Сверху эле­менты залиты мастикой черного цвета — смолкой. Удалив смолку, увидишь угольные стержни с металлическими колпачками, выступающие из цинковых стаканчиков. Угольные стержни — это положительные электроды, а цинко­вые стаканчики — отрицательные электроды.

Чтобы рассмотреть внутреннее устройство элемента, придется осторожно разрезать по длине и отогнуть края цинкового стаканчика (рис. 117, а). Уголь­ный электрод находится в мешочке, наполненном спрессованной смесью толче­ного угля, порошка графита и двуокиси марганца. Это — деполяризатор. А электролитом служит, студенистая паста, заполняющая пространство между деполяризатором и стенками стаканчика, представляющая собой раствор наша­тыря с примесью крахмала и муки. Во время работы элемента, выделяющийся водород соединяется с кислородом, содержащимся в двуокиси марганца депо­ляризатора, в результате чего поляризация не наступает.

Сухой элемент работает до тех пор, пока от действия химической реак­ции не разрушится цинковый электрод и не изменится химический состав электролита и деполяризатора.

Аналогично устроены и одиночные цилиндрические элементы 373, 343, 332 (рис. 117, б — г), широко используемые для питания различной аппаратуры, приборов. Отличаются они от элемента батареи 3336Л в основном только раз­мерами.

В некоторых батареях, например типа «Крона ВЦ», элементы имеют форму галеты (рис. 118), поэтому их называют элементами галетного типа. Отри­цательным электродом элемента этого типа служит цинковая пластинка, а поло­жительным — поляризационная масса, состоящая из смеси двуокиси марганца и графита, которая обернута тонкой бумагой. Между электродами имеется картонная прокладка. Галету пропитывают электролитом и прочно стягивают тонкой пленкой эластичного пластиката. При сборке батареи отдельные галеты укладывают в виде столбика и сжимают. При этом края пластикатовых пленок плотно прилегают одна к другой, образуя сплошную оболочку столбика, пре­дохраняющую от испарения воды из электролита.

Один гальванический элемент независимо от его конструкции развивает напряжение 1,5 В. Ток же, который можно потреблять от элемента, опреде­ляется главным образом размерами его электродов н обычно не превышает 0,2-0,3 А.

Справочную таблицу гальванических элементов и батарей, наиболее широко используемых радиолюбителями для питания конструкций, ты найдешь в конце книги (см. прилож. 6). В шестой графе этой таблицы указаны минималь­ные сопротивления внешних цепей, на которые рекомендуется разряжать тот или иной источник тока. По этим сопротивлениям можно судить о допустимых разрядных токах, при которых элементы и батареи наиболее эффективно отдают свои емкости. Элемент 373, например, рекомендуется подключать к цепи с сопротивлением не менее 10 Ом. В этом случае свежий элемент будет (по закону Ома) отдавать цепи ток, равный: I=1,5/10=0,15 А, т. е. 150 мА. Если разряжать его большим током, подключив, скажем, к цепи с меньшим сопро­тивлением, например 5 Ом, он не отдаст всей своей емкости.

В последней графе таблицы указаны сроки сохранности элементов и бата­рей. Имей в виду, что к концу этих сроков напряжения и емкости источников тока за счет саморазряда снижаются примерно на 15—20%.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель