I driftfart när en elektron når den positiva polen av en batteri vad gör denna elektron då?
Innan vi diskuterar elektronernas beteende i batterier måste vi vara tydliga med några koncept. Rörelsen av elektroner inuti ett batteri involverar elektrokemiska reaktioner och strömförsel. Elektroner uppför sig annorlunda inuti ett batteri jämfört med i en ren ledare, som till exempel en metalltråd. Här är några grundläggande förklaringar för rörelsen av elektroner i ett batteri:
Batteriers grundläggande fungeringsprincip
Det finns två elektroder inuti batteriet, en negativ (anod) och en positiv (katod). Under avskilningsprocessen oxidieras den negativa elektroden och frigör elektroner, medan den positiva elektroden absorberar elektroner. Dessa elektroner flödar från den negativa elektroden till den positiva elektroden genom en extern krets, vilket skapar en elektrisk ström.
Rörelse av elektroner i ett batteri
Elektronflöde under avskilning
Anod: Vid den negativa elektroden orsakar en elektrokemisk reaktion att elektroner tas bort från atomerna, och dessa elektroner samlas på den negativa elektroden.
Extern krets: Elektroner flödar från den negativa terminalen till den positiva terminalen genom den externa kretsen (tråden som ansluter den negativa terminalen till den positiva terminalen) för att slutföra strömförseln.
Katod: Vid den positiva elektroden absorberas elektroner av en elektrokemisk reaktion och deltar i en reduktionsreaktion.
Jonrörelse i elektrolyten
Förutom elektronflödet i den externa kretsen finns det också jonrörelse i elektrolyten. Kationer (positivt laddade joner) flyttar sig från negativ till positiv, och anioner (negativt laddade joner) flyttar sig från positiv till negativ. Denna jonrörelse behövs för att bibehålla laddningsbalansen inuti batteriet.
När elektronerna når den positiva änden av batteriet
När elektroner reser sig genom den externa kretsen till den positiva elektroden i batteriet deltar de i en elektrokemisk reduktionsreaktion som sker vid den positiva elektroden. Mer specifikt:
Deltagande i en reaktion: Elektroner accepteras av ett kemiskt ämne vid den positiva elektroden och deltar i en elektrokemisk reduktionsreaktion, såsom reduktionen av metalljoner.
Laddningsbalans: Inströmmen av elektroner hjälper till att bibehålla laddningsbalansen vid den positiva elektroden, vilket förhindrar att den positiva elektroden blir alltför positiv.
Energifrigörelse: I detta process steg följs överföringen av elektroner av frigörelse av kemisk energi, vilken kan användas för externt bruk, som att driva en elektrisk motor eller tända en glödlampa.
Sammanfattning av elektronernas beteende
Från negativ till positiv: Under batteriets avskilning flödar elektroner från den negativa terminalen till den positiva terminalen genom en extern krets.
Deltagande i kemiska reaktioner: När elektronerna når den positiva elektroden deltar de i reduktionsreaktionen vid den positiva elektroden.
Energiegenskiftning: Elektrisk energi omvandlas till andra former av energi (som mekanisk energi eller ljusenergi) genom överföring av elektroner.
Saker att tänka på
Det är viktigt att notera att när vi diskuterar elektronernas beteende, tar vi vanligtvis en makrosyn och beskriver beteendet hos en stor mängd elektroner, snarare än beteendet hos en enda elektron. I verkliga fysiska processer är beteendet hos enskilda elektroner mycket mer komplexa, vilket involverar principer från kvantmekaniken.
Slutsats
När elektronerna når den positiva elektroden i batteriet deltar de i en reduktionsreaktion vid den positiva elektroden, vilket bidrar till att bibehålla laddningsbalansen och omvandla energi under processen. Detta beteende hos elektroner är en kärnpart av hur batterier fungerar, vilket möjliggör att de levererar ström till externa kretsar.
