Většina baterií je klasifikována na základě jejich napětí. Ať už se jedná o 1.5voltovou AA baterii, 12voltovou autobaterii nebo 24voltovou baterii s hlubokým cyklem, napětí baterie je poměrně běžný pojem. Přesto může být matoucí pochopit, co to přesně znamená. Existuje mnoho běžných mylných představ o napětí. Většina z nás ve skutečnosti nechápe, jak a proč to funguje, natož jestli pro nás představuje nějaké nebezpečí.
V tomto článku projdeme vše, co potřebujete vědět o napětí baterie, včetně toho, co to je, jak ho měříme a chemických reakcí za ním. Pojďme začít.
Obsah
- Co je napětí baterie?
- Co vytváří napětí baterie?
- Napětí versus proud
- Jak měříme napětí baterie?
- Co je normální napětí?
- Napětí olověné baterie versus lithiová baterie
- Je napětí baterie nebezpečné?
- Proč záleží na napětí baterie?
Co je napětí baterie?
Napětí baterie se vztahuje k rozdílu v nabití mezi záporným a kladným pólem. Také známý jako „elektrický potenciál“, čím větší je rozdíl v potenciálním náboji, tím vyšší je napětí. Napětí je v podstatě tlak, který tlačí elektrony z jednoho bodu do druhého.
Například na záporném konci svorky baterie je přebytek elektronů, zatímco kladně nabitá svorka má nedostatek elektronů. Čím více elektronů má záporná svorka ve srovnání s kladnou svorkou, určuje napětí.
Co vytváří napětí baterie?
Baterie se skládají z anody, katody, elektrolytu a separátoru. Anoda odkazuje na zápornou stranu baterie a je obvykle vyrobena ze zinku, lithia, grafitu nebo platiny. Katoda je na druhé straně kladným koncem baterie a je obvykle vyrobena z nějakého druhu oxidačního kovu, jako je oxid lithný, oxid mědi nebo oxid grafitu.
Protože anoda a katoda jsou oddělené, elektrony nemohou volně proudit z jedné strany na druhou. Zde přichází obvod. Když jsou svorky baterie spojeny vodičem, mohou se elektrony pohybovat od anody ke katodě. Tím vzniká napětí.
Napětí versus proud
Rozdíl mezi napětím baterie a proudem se může zdát matoucí, ale ve skutečnosti je poměrně snadno pochopitelný. Volty odkazují na potenciální energii v baterii (což umožňuje vědcům a výrobcům porovnat ji s elektronickou). Proud označuje rychlost, jakou elektrony proudí. Proto měříme proud elektronů v ampérech (ampérech). Čím vyšší jsou ampéry, tím rychleji elektrony proudí.
Jak měříme napětí baterie?
Měření napětí baterie je důležité, protože umožňuje určit stav nabití baterie. Nejlepší způsob, jak toho dosáhnout, je buď pomocí multimetru nebo monitoru baterie, jako je Victron Energy Battery Monitor BMV-712.
Obě tato zařízení používají senzory k měření rozdílu elektrického potenciálu mezi dvěma body. Poté zobrazí odpovídající číslo napětí na obrazovce.
Co je normální napětí?
„Normální“ napětí zcela závisí na typu baterie. Například autobaterie bude mít jiné napětí než domácí AAA. Důvod rozdílů souvisí s typem chemické reakce v buňce, která vytváří napětí. Reakce s příznivější oxidačně-redukční reakcí budou produkovat vyšší napětí. Baterie stejného chemického složení tedy produkují stejné napětí, zatímco různé chemické složení může produkovat různá napětí.
Kromě chemické reakce mají vysokonapěťové baterie, jako je 12V baterie, více článků v sérii pro zvýšení napětí. Baterie AAA je pouze jednočlánková, zatímco baterie RV má 4 až 6 článků.
To je důvod, proč průměrná plně nabitá autobaterie bude měřit přibližně 12.6 voltů (také známé jako klidové napětí). Mezitím bude baterie typu AAA měřit pouze asi 1.5 voltu. Mohou napájet elektroniku se zcela odlišnými potřebami napájení. Je nesmírně důležité správně sladit napětí, aby nedošlo k poškození samotné elektroniky nebo baterie.
Napětí olověné baterie versus lithiová baterie
Legrační na napětí baterie je, že se mění v závislosti na nabití baterie. Při plném nabití dodává baterie vyšší napětí, než když je vybitá nebo vybitá.
Ztráta napětí ale samozřejmě závisí také na typu baterie. Například olověné baterie mají tendenci zaznamenat mnohem větší poklesy napětí než lithium. Důvodem je pokročilá technologie baterií, kterou poskytují lithiové baterie. Jsou mnohem hustší a nejsou tak ovlivněny Peukertovým zákonem.
Například 12voltová olověná baterie bude dodávat asi 12.7 voltů, když je plně nabitá, ale pouze asi 11.6 voltů při 20% kapacitě. Mezitím bude lithiová baterie dodávat 13.6 V při plném nabití a 12.9 V při 20% kapacitě.
Je napětí baterie nebezpečné?
Podle standardů OSHA není napětí baterie nebezpečné, dokud nepřekročí 50 voltů. 50 voltů je totiž obecně pro lidské tělo bezpečnou úrovní šoku, a to i při neomezené kapacitě proudu.
Regulátoři založili tuto teorii na rozložení energie v lidském těle, které ukazuje, že paže a nohy jsou nejméně 500 ohmů. To znamená, že při 50 voltech by smrtící proud neprošel do trupu a srdce, a to ani za nejnebezpečnějších okolností.
Pokud však napětí překročí 50 voltů, naše těla se mohou chovat jako vodič způsobem, který by mohl být smrtící. Nebezpečí vysokonapěťové elektřiny (cokoli nad 50 voltů) zahrnuje: popáleniny, zlomeniny kostí, ztrátu sluchu, poranění očí, zástavu srdce a dokonce smrt. Je to proto, že 10 miliampérů procházejících lidským srdcem může narušit jeho elektrickou vodivost, což pak může způsobit smrtelnou arytmii. To je důvod, proč byste měli považovat všechna napětí nad 50 ampérů za nebezpečná a proč je běžnou praxí je omezovat.
Celkově vzato není napětí baterie nebezpečné. Nebezpečný je spíše proud než samotné napětí. Pamatujte, že napětí jednoduše měří tlak pohybující se elektrony z jednoho místa na druhé. Jde tedy především o to, zda je tento „tlak“ dostatečně vysoký, aby protlačil proud do vašeho těla.
Proč záleží na napětí baterie?
Napětí baterie je důležité z různých důvodů. Konkrétně vám umožňuje určit, kolik energie je vaše baterie schopna dodat, jaké napětí potřebujete pro určitou elektroniku a dokonce i stav nabití. Bez možnosti měřit napětí baterie bychom neměli žádný způsob, jak bezpečně používat baterie – a tedy žádné baterie k použití!
Máte nějaké dotazy? Nechte je v komentářích níže!
