Что происходит внутри батареи
В батарее есть два электрода — участки из разных материалов, где протекают химические реакции, — и электролит, среда, через которую могут перемещаться ионы. Реакции на одном электроде высвобождают электроны, а на другом принимают их. Пока цепь разомкнута, электронам некуда течь; когда появляется проводник, между электродами возникает путь для тока.
Почему заряды движутся по разным путям
Электроны проходят от одного электрода к другому по внешней цепи и могут выполнять там работу: например, вращать мотор или зажигать лампу. Через электролит электроны обычно не идут. Вместо них внутри батареи перемещаются ионы — атомы или молекулы с электрическим зарядом. Их движение поддерживает химические реакции и не даёт зарядам накапливаться у электродов так, чтобы ток быстро остановился.
Именно разделение путей и создаёт полезный эффект: электроны идут через устройство, а ионы замыкают процесс внутри батареи. Напряжение возникает благодаря различию химических состояний материалов электродов: реакции «стремятся» перенести электроны с одного электрода на другой.
Что меняется при зарядке
В обычной батарее реагенты постепенно превращаются в продукты реакции, и способность поддерживать ток уменьшается. В аккумуляторе внешнее питание может принудительно обратить многие из этих реакций: ионы и электроны движутся в обратном направлении, восстанавливая исходное химическое состояние электродов. Поэтому зарядка — не заполнение батареи электронами, а возвращение её химической системы в состояние, из которого она снова может отдавать энергию.
Когда батарея разряжена, её корпус не становится «пустым»: химические вещества остаются внутри, но их состояние уже не может поддерживать прежнее движение заряда. А если соединить электроды напрямую, ток пойдёт слишком легко и энергия будет выделяться главным образом в виде тепла, а не полезной работы.
