แบตเตอรี่
แบตเตอรี่จัดว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญทางด้านไฟฟ้า
ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าปล่อยออกมาให้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง
ๆ แบตเตอรี่บางชนิดสามารถอัดไฟเข้าไปเพื่อเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานเคมี
แล้วค่อยๆ ปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมาใช้ เช่น
แบตเตอรี่ที่ใช้ในรถยนต์ซึ่งจะอัดไฟเข้าแบตเตอรี่แล้วค่อยๆ
ปล่อยออกมาให้เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เช่น ไฟหน้ารถ ไฟในรถ ไฟสำหรับวิทยุ ฯลฯ ในระบบไฟสำรองของเครื่องคอมพิวเตอร์ก็เช่นกัน
เมื่อระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าขัดข้อง แบตเตอรี่จะจ่ายไฟสำรองให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานต่อได้อีกระยะเวลาหนึ่ง
เพื่อป้องกันข้อมูลที่กำลังทำงานอยู่ถูกลบไป
แต่ก็ยังมีแบตเตอรี่บางชนิดที่ไม่สามารถอัดไฟกลับเข้าไปได้อีก เช่น ถ่านไฟฉาย
หรือแบตเตอรี่เล็ก ๆ สำหรับวิทยุ
โครงสร้างแบตเตอรี่
เซลล์ของแบตเตอรี่
ประกอบด้วยแผ่นธาตุบวก แผ่นธาตุลบ และสารละลายที่เป็นของเหลวหรือวุ้นซึ่งเรียกว่า
อิเล็กโตรไลท์ แผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบจะวางอยู่คู่กันในเซลล์ แบตเตอรี่ลูกหนึ่งๆ
อาจจะมีแผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบหลายๆ ชุดวางขนานกันเป็นคู่ ๆ
เพื่อให้ได้ขนาดและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายออกสูงขึ้น
ความต่างศักดิ์ทางไฟฟ้าระกว่างแผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบนี้จะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น
ชนิดของสารที่ใช้ทำแผ่นธาตุบวก แผ่นธาตุลบ และชนิดของสารละลาย
แต่ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จะได้จากแบตเตอรี่จะขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแผ่นธาตุบวกและแผ่นธาตุลบ
ระยะห่างระหว่างแผ่น และความเข้มข้นของสารละลาย
ความจุของแบตเตอรี่มักวัดกันเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง
วิธีการวัดความจุได้มีการตั้งมาตรฐานโดยกำหนดเวลาคงที่
แล้ววัดกระแสไฟฟ้าที่จ่ายออกมาในช่วงเวลาดังกล่าว โดยมากมักกำหนดเป็นเวลานาน 8
ชั่วโมง และมีการระบุด้วยว่าค่าความจุที่วัดได้นี้วัดที่กำหนดเวลาเท่าไร
ทั้งนี้เพราะถ้ากำหนดต่างกันจะได้ค่าความจุที่ไม่เท่ากัน เช่น
แบตเตอรี่ลูกหนึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้า 20 แอมแปร์ในเวลา 8 ชั่วโมง จะมีความจุ 160
แอมแปร์-ชั่วโมง ในเวลา 8 ชั่วโมง แต่ถ้าแบตเตอรี่ลูกนี้จ่ายกระแสไฟฟ้า 40 แอมแปร์
จะวัดความจุได้น้อยกว่า 160 แอมแปร์-ชั่วโมง
ในทางตรงกันข้ามถ้าให้แบตเตอรี่ลูกนี้จ่ายกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า 20 แอมแปร์
ก็จะได้ค่าความจุมากกว่า 160 แอมแปร์-ชั่วโมง
ประเภทของแบตเตอรี่
วัสดุที่นำมาใช้ทำแผ่นธาตุบวก
(แผ่น Anode) มีหลายชนิด เช่น ตะกั่ว แคดเมียม แมกนีเซียม และสังกะสี ซึ่งเป็นสารที่ปล่อยอิเล็กตรอนง่าย
ส่วนแผ่นธาตุลบ (แผ่น Cathode) อาจจะทำด้วย ตะกั่วไดออกไซด์ นิเกิล ปรอท
และเงิน ซึ่งจะรับอิเล็กตรอนได้ง่าย
เนื่องจากคุณสมบัติที่ได้จากการใช้วัสดุต่างชนิดกันนั้นแตกต่างกัน
เราจึงสามารถแบ่งแบตเตอรี่ออกเป็น 2 ประเภท คือ
1.
แบตเตอรี่ปฐมภูมิ เช่น แบตเตอรี่ที่ทำขึ้นจาก สังกะสี-คาร์บอน, ปรอท และ ลิเทียม
แบตเตอรี่ประเภทนี้ใช้งานได้ครั้งเดียว เมื่อจ่ายไฟหมดแล้วต้องทิ้ง
ไม่สามารถอัดไฟกลับเข้าไปทำงานใหม่ได้อีก เช่น ถ่านไฟฉาย
แบตเตอรี่สำหรับวิทยุเล็กๆ เป็นต้น
2.
แบตเตอรี่ทุติยภูมิ เช่น แบตเตอรี่ที่ทำขึ้นจากตะกั่ว-กรด,นิเกิล-แคดเมียม
และประเภทด่าง แบตเตอรี่ประเภทนี้สามารถอัดไฟเข้าไปใหม่เมื่อไฟหมด
ทำให้สามารถใช้งานได้นาน แบตเตอรี่ที่นิยมใช้กันมากคือ ที่ทำจากตะกั่ว-กรด
ซึ่งพบเห็นกันมากในรถยนต์, ในด้านสื่อสาร โทรคมนาคม, ไฟสำรอง ฯลฯ ที่ใช้กันแพร่หลายมากเพราะมีราคาถูก
เมื่อเทียบกับแบบนิเกิล-แคดเมี่ยม
ถึงแม้อายุการใช้งานจะยาวกว่าเนื่องจากการสึกหรอน้อยกว่า แต่ราคาแพงกว่าเป็น 10
เท่า ส่วนแบบเงิน-สังกะสี ราคาแพงลิบถึงแม้จะให้ไฟมากที่สุดก็ตาม จึงยังไม่เป็นที่นิยมใช้
การประจุไฟฟ้าเข้าหม้อแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ที่ต้องทำการประจุกระแสไฟฟ้าเข้าไปใหม่ หรือเรียกว่า
อัดแบตเตอรี่นั้น
ในระหว่างที่ทำการประจุไฟแบตเตอรี่จะได้รับกระแสทิศทางตรงกันข้ามกับการไหลของกระแสขณะใช้งาน
ทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีขึ้นทำให้มีคุณสมบัติเปลี่ยนไปใหม่
หรือทำให้แบตเตอรี่กลับสภาพทางเคมีดังเก่า และพร้อมที่จะใช้งานต่อไปได้
การประจุหม้อแบตเตอรี่ควรใช้เวลาประมาณ
1 วัน แต่ก็มีเครื่องประจุบางชนิดที่สามารถประจุได้เร็วมากโดยใช้เวลาประมาณ 1-2
ชั่วโมงเท่านั้น
โดยปกติระหว่างการใช้หม้อแบตเตอรี่นั้น
น้ำกรดกำมะถันในแบตเตอรี่จะรวมต่อเข้ากับแผ่นตะกั่วธาตุ
เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเป็นตะกั่วซัลเฟต
แต่ในระหว่างการประจุไฟให้แก่แบตเตอรี่นั้น
กรดกำมะถันในแบตเตอรี่จะกลายสภาพเป็นกรดใหม่และเป็น electrolyte ต่อไปตามเดิม
การตรวจแบตเตอรี่
การตรวจแบตเตอรี่
อาจทำได้โดยสองวิธี คือ ใช้ไฮโดรมิเตอร์ (Hydrometer) และโวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) เป็นการตรวจสภาพที่ต่างกัน คือ
ไฮโดรมิเตอร์
ใช้เป็นเครื่องมือสำหรับวัดน้ำกรด
โดยการวัดปริมาณของกรดกำมะถันที่มีอยู่ในน้ำยานั้น ซึ่งสามารถจะบอกสภาพของหม้อไฟได้
ไฮโดรมิเตอร์
มีสัญฐานลักษณะประกอบด้วยหลอดแก้วขนาดใหญ่ มีลูกยางที่ปลายด้านบน
ภายในหลอดแก้วมีลูกลอยสำหรับวัดความหนาแน่น หรือความเข้มข้นของน้ำกรด
ในอุณหภูมิ 60 องศาฟาเรนไฮด์
ความถ่วงจำเพาะของกรดจะอ่านค่าของมันได้ดังนี้
ความถ่วงจำเพาะสภาพการประจุ (คิดเป็นเปอร์เซ็นต์)
1.280 100 เปอร์เซ็นต์
1.250 75 เปอร์เซ็นต์
1.220 50 เปอร์เซ็นต์
1.190 25 เปอร์เซ็นต์
1.160 เหลือพลังงานที่จะใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
1.130 กระแสไฟฟ้าจ่ายออกไปหมดแล้ว
การอ่านค่าของความถ่วงได้ถูกต้อง
เฉพาะในอุณหภูมิจุดหนึ่งเท่านั้น คืออุณหภูมิของไฮโดรมิเตอร์ 60 องศาฟาเรนไฮด์
เป็นมาตรฐาน
โวลต์มิเตอร์ (Voltmeter)
โดยปกติการตรวจสอบแรงไฟในหม้อแบตเตอรี่อย่างคร่าว
ๆ
หรือโดยทั่วไปมักนิยมใช้ โวลต์มิเตอร์
และใช้ตรวจในขณะที่แบตเตอรี่กำลังทำการจ่ายไฟออกด้วยอัตราสูง ๆ เพื่อทราบแรงไฟ
ถ้าหากแบตเตอรี่อยู่ในสภาพดี จะต้องมีแรงไฟสูงกว่า 1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าขึ้นไป ถ้าต่ำกว่า
ก็แสดงว่า หม้อแบตเตอรี่อยู่ในสภาพไม่ปกติ
และแบตเตอรี่ส่วนมากจะมีแรงไฟต่างกันอย่างมากไม่เกิน 2.0 เท่าของแรงดันแบตเตอรี่
