البطارية
تُعد البطارية من الاختراعات المفيدة للإنسان، فهي توفّر مصدراً متنقلاً للطّاقة الكهربائيّة دون الحاجة إلى وجود منافذ كهربائيّة، كما أنها مفيدة جداً عند انقطاع الكهرباء. تم اختراع البطارية على يد العالم الإيطالي ألساندرو فولتا (بالإنجليزية: Alessandro Volta) عام 1799م؛ حيث قام بصنع بطارية بسيطة مكونّة من صفائح معدنيّة وورق مقوى مغمور في محلول ملحي، ومنذ ذلك الوقت استخدم العلماء تصميم فولتا البسيط لصنع البطاريات بأحجام وأشكال مختلفة، ويعتمد مبدأ عمل البطاريات بمختلف أنواعها على تحويل التّفاعلات الكيميائيّة التي تحدث بين الألواح المعدنيّة والمحلول الملحي إلى طاقة كهربائيّة. أما في الوقت الحالي توجد العديد من الأجهزة التي تحتوي على البطاريات، مثل ساعات اليد، والهواتف الذكية ، وأجهزة الحاسوب المحمولة ، وشفرات الحلاقة الكهربائيّة، والمصابيح الضّوئيّة، وغيرها الكثير.
طرق صنع البطاريات
يمكن صنع العديد من أنواع البطاريات في المنزل باستخدام مواد وأسلاك معدنيّة، ومواد موصلة مثل الماء المالح، أو الليمون .
بطارية تعمل بالصودا
يمكن صنع بطارية تعمل بالصودا من خلال اتباع الخطوات الآتية:
- توفير المواد اللازمة لصنع البطارية وهي:
- عبوّة مشروب غازي.
- كوب ورقي أو بلاستيكي (6-8) أونصة؛ أي (170- 230) مللتر.
- شريط نحاسي ارتفاعه أكثر من ارتفاع الكوب بقليل، وعرضه (1) إنش، ويمكن استبدال الشّريط بأسلاك موصولة ببعضها أو مثنية بشكل متعرّج للوصول إلى العرض المطلوب.
- مقص.
- مقياس فرق الجهد .
- سلكي توصيل مزودان بمشابك توصيل في نهاية كل منهما.
- ملء ثلاثة أرباع الكوب بالمشروب الغازي.
- التأكد من أنّ عبوّة المشروب الغازي فارغة تماماً.
- قص شريط من الألمنيوم بعرض ثلاثة أرباع الإنش من جانب عبوّة المشروب الغازي؛ بحيث يكون الشّريط أطول قليلاً من الكوب، ويمكن شراء شريط من الألمنيوم بدلاً من قص جزء من عبوّة المشروب الغازي.
- صنفرة شريط الألمنيوم الذي تم قصه من عبوّة المشروب الغازي من الجهتين (اختياري).
- وضع الأشرطة في الكوب المليء بالمشروب الغازي، والتأكد من عدم تلامس الأشرطة، ثم ثني الأشرطة حتى تتدلّى من حافة الكوب.
- توصيل سلك توصيل بشريط الألمنيوم الأول باستخدام مشبك التّوصيل، وتكرار ذلك في الشّريط الثاني مع الحرص على عدم لمس مشبك التّوصيل للمشروب الغازي.
- توصيل طرفيّ سلكيّ التّوصيل بجهاز قياس فرق الجهد حسب الإرشادات؛ وذلك لقياس فرق جهد البطارية والذي يكون 3/4 فولت تقريباً.
بطارية تعمل بالماء المالح
يمكن صنع بطارية تعمل بالماء المالح باتباع الخطوات الآتية:
- توفير المواد التالية:
- كوب غير معدني بلاستيكي أو ورقي بحجم 180-240 مل.
- شريطان معدنيان مختلفان في النوع بعرض ثلاثة أرباع الإنش، يمكن استخدام أشرطة من الزنك، أو النحاس، أو الألمنيوم.
- ملعقة كبيرة 14.79 مل من الملح، ويمكن استبدال ملعقة الملح بملعقة صغيرة 4.93 مل من الملح، وملعقة صغيرة من الخل، وبضع قطرات من المبيّض في الماء مع الالتزام بالحذر عند استخدام المبيض؛ إذ إنّه من المواد الكيميائية الخطيرة.
- مقص.
- مقياس فرق الجهد.
- سلكا توصيل مزودان بمشابك توصيل في نهاية كل منهما.
- ملء ثلاثة أرباع الكوب بالماء.
- إضافة ملعقة الملح الكبيرة، أو خليط الملح، والخل والمُبيّض إلى الماء مع التحريك.
- وضع الشّريطين المعدنيين في الكوب والتأكّد أنّ الأشرطة تلامس المحلول المالح وتتدلى من حافة الكوب.
- توصيل سلك توصيل بالشّريط المعدني الأول باستخدام مشبك التّوصيل، وتكرار ذلك في الشّريط المعدني الثّاني مع الحرص على عدم لمس مشبك التّوصيل للمحلول.
- توصيل طرفي سلكي التّوصيل بجهاز قياس فرق الجهد حسب الإرشادات وذلك لقياس فرق جهد البطارية، والذي يكون 3/4 فولت تقريباً.
بطارية تعمل بالماء مكونة من 14 خلية
يمكن صنع بطارية تعمل بالماء باتباع الخطوات التالية:
- توفير المواد اللازمة وهي:
- بعض الأسلاك النّحاسيّة.
- قالب صنع مكعبات الثّلج.
- ماء.
- عدد من البراغي مساوي لعدد مكعبات الثّلج ، وبرغي إضافي لاستخدامه كطرف سالب.
- مقص.
- مقياس فرق الجهد.
- سلكا توصيل مزودان بمشابك توصيل في نهاية كل منهما.
- قص أسلاك النّحاس بحيث تصبح مناسبة للفّها مرتين حول الجزء العلوي من كل برغي، ثم ثني البرغي على شكل خطّاف صنارة صيد.
- تثبيت برغي واحد على حافة كل خلية من خلايا قالب صنع مكعبات الثلج.
- تثبيت سلك نحاسي على الطّرف الخارجي للخلية التي تقع على طرف قالب تشكيل مكعبات الثّلج، وتثبيت برغي في الخلية الطّرفية المجاورة لها، ولفّ سلك نحاسي على الجزء العلوي من البرغي.
- ملء جميع خلايا قالب تشكيل مكعبات الثلج بالماء، والتأكد من أنّ الماء يغمر خطافات الأسلاك المتصلة بالبراغي.
- توصيل سلك توصيل بالسّلك المتدلّي من البرغي باستخدام مشبك توصيل، وتوصيل سلك آخر بالسّلك المثبّت بالخلية المجاورة له باستخدام مشبك توصيل مع الحرص على عدم لمس مشبك التّوصيل للماء.
- توصيل الأطراف الحرة للسلكين بجهاز قياس فرق الجهد؛ للتأكد من أنّ البطارية التي تم صنعها لها فرق جهد مقداره (9) فولت.
- يمكن تعزيز فرق جهد البطارية عن طريق استبدال الماء بعصير الليمون، أو مزيج من المحلول الملحي مع الخل والمبيّض وعصير الليمون، أو عن طريق استخدام كمية أكبر من النحاس.
بطارية تعمل باليد
لصنع بطارية تعمل باليد يجب اتباع الخطوات الآتية:
- توفير المواد اللازمة لصنع البطارية التي تعمل باليد وهي:
- لوح من النّحاس بحجم كف اليد، ولوح آخر من الألمنيوم .
- مقياس فرق الجهد.
- سلكا توصيل مزودان بمشابك توصيل في نهاية كل منهما.
- قطعة من الخشب أو البلاستيك.
- وضع لوحي النحاس والألمنيوم على قطعة الخشب.
- استخدام مشابك التّوصيل لتوصيل اللوح النّحاسي بأحد أطراف مقياس فرق الجهد، ولوح الألومنيوم بالطرف الآخر من المقياس.
- وضع يد على كل لوح ممّا يؤدي إلى حدوث تفاعل بين العرق الناتج من اليدين مع الألواح وظهور قراءة على مقياس فرق الجهد، وفي حال عدم ظهور قراءة يمكن عكس الوصلات.
- تنظيف الألواح بممحاة قلم رصاص أو سلك تنظيف صحون للتخلّص من الأكسدة عند مواجهة صعوبة في الحصول على قراءة.
أنواع البطاريات
يمكن تصنيف البطاريات إلى نوعين رئيسيين وهما:
- البطاريات الأساسيّة: هي بطاريات تُستخدم لمرة واحدة ولا يمكن إعادة شحنها، وتشمل: البطاريات القلويّة، وبطاريات الزنك والكربون، وبطاريات الزّئبق، وبطاريات أكسيد الفضة.
- البطاريات الثّانويّة: هي بطاريات قابلة للشحن عدة مرات اعتماداً على نوع البطارية ، وتشمل: بطاريات الرّصاص الحمضيّة، وبطاريات الليثيوم.
