Bij de drijfsnelheid, wanneer een elektron de positieve pool van een batterij bereikt wat doet dit elektron dan?
Voordat we het gedrag van elektronen in batterijen bespreken, moeten we enkele concepten duidelijk stellen. De beweging van elektronen binnen een batterij omvat elektrochemische reacties en stroomstroom. Elektronen gedragen zich anders binnen een batterij dan in een zuiver geleider, zoals een metalen draad. Hier zijn enkele basale uitleggen voor de beweging van elektronen in een batterij:
Het basiswerkingsprincipe van batterijen
Er zijn twee elektroden binnen de batterij, één is negatief (anode) en de ander positief (kathode). Tijdens het ontladingproces wordt de negatieve elektrode geoxideerd en geeft elektronen af, terwijl de positieve elektrode elektronen opneemt. Deze elektronen stromen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode via een externe schakeling, waardoor er een elektrische stroom ontstaat.
De beweging van elektronen in een batterij
Elektronenstroom tijdens ontlading
Anode: Bij de negatieve elektrode veroorzaken elektrochemische reacties dat elektronen uit het atoom worden verwijderd, en deze elektronen accumuleren op de negatieve elektrode.
Externe schakeling: Elektronen stromen van de negatieve pool naar de positieve pool via de externe schakeling (het kabel die de negatieve pool met de positieve pool verbindt) om de geleiding van de stroom te voltooien.
Kathode: Bij de positieve elektrode worden elektronen door de elektrochemische reactie opgenomen en nemen ze deel aan de reductiereactie.
Ionbeweging in het elektrolyt
Naast de stroom van elektronen in de externe schakeling vindt er ook ionbeweging plaats in het elektrolyt. Kationen (positief geladen ionen) bewegen van negatief naar positief, en anionen (negatief geladen ionen) bewegen van positief naar negatief. Deze ionbeweging is nodig om het ladingsevenwicht binnen de batterij te handhaven.
Wanneer de elektronen de positieve kant van de batterij bereiken
Wanneer elektronen via een externe schakeling naar de positieve elektrode van de batterij reizen, nemen ze deel aan de elektrochemische reductiereactie die plaatsvindt bij de positieve elektrode. Specifieker gezegd:
Deelnemen aan een reactie: Elektronen worden geaccepteerd door een chemisch stof bij de positieve elektrode en nemen deel aan een elektrochemische reductiereactie, zoals de reductie van metaalionen.
Ladingsevenwicht: De instroom van elektronen helpt het ladingsevenwicht bij de positieve elektrode te handhaven, waardoor voorkomt dat de positieve elektrode te positief wordt.
Energieafgifte: In dit proces gaat de overdracht van elektronen gepaard met de afgifte van chemische energie, die kan worden gebruikt voor externe doeleinden, zoals het aandrijven van een elektromotor of het verlichten van een lamp.
Samenvatting van het gedrag van elektronen
Van negatief naar positief: Tijdens het ontladen van de batterij stromen elektronen van de negatieve pool naar de positieve pool via een externe schakeling.
Deelnemen aan chemische reacties: Na het bereiken van de positieve elektrode, neemt het elektron deel aan de reductiereactie bij de positieve elektrode.
Energieconversie: Elektrische energie wordt omgezet in andere vormen van energie (zoals mechanische energie of lichtenergie) door de overdracht van elektronen.
Aandachtspunten
Het is belangrijk op te merken dat wanneer we het gedrag van elektronen bespreken, we meestal een macrovisie hebben en het gedrag van een groot aantal elektronen beschrijven, in plaats van het gedrag van één enkel elektron. In de daadwerkelijke fysische processen is het gedrag van individuele elektronen veel complexer, met inbegrip van de principes van de kwantummechanica.
Conclusie
Wanneer de elektronen de positieve elektrode van de batterij bereiken, nemen ze deel aan een reductiereactie bij de positieve elektrode, helpen ze het ladingsevenwicht te handhaven en zetten ze energie om in het proces. Dit gedrag van elektronen is een kernonderdeel van hoe batterijen werken, waardoor ze stroom kunnen leveren aan externe schakelingen.
