Poliarizacija - tai esminis reiškinys elektronikos, kietųjų kūnų fizikos ir apskritai elektromagnetizmo kontekste, be kurio šios sritys negalėtų egzistuoti ir vystytis. Nuolatinės srovės tekėjimas, taigi ir visų signalų apdorojimo technologijų veikimas, grindžiamas poliarizacija. Ji yra tam tikros grandinės komponentų padalijimas į dvi priešingo pobūdžio grupes.
Nagrinėjant elektros įtampos, suprantamos kaip elektrinio potencialo skirtumas tarp dviejų tam tikros elektros grandinės taškų, apibrėžtį, susiduriame su dviem tarpusavyje poliarizuotomis (priešingomis) sritimis. Iš jų vienai būdinga didelė neigiamai įkrautų elektronų sankaupa, o kitai - elektronų trūkumas. Tai galima palyginti su AA tipo baterijos galais, kurių vienas žymimas simboliu „+“, o kitas - simboliu „-“. Kaip nesunku atspėti, tai priešingi poliai, taigi poliarizuoti taškai, kur neigiamas baterijos galas yra elektronų kaupimosi sritis, o teigiamas - elektronų trūkumo sritis. Be poliarizacijos, t. y. elektronų atskyrimo, nebūtų įmanoma pasiekti srovės tekėjimo.
Akumuliatorių poliškumas yra nuolatinis, nes kalbama apie nuolatinę srovę, todėl ji visada teka ta pačia kryptimi - nuo teigiamo iki neigiamo poliaus. Nuolatinė srovė naudojama beveik visuose elektroniniuose komponentuose ir ją generuoja visi akumuliatoriai, įkraunamieji akumuliatoriai ar tinklo adapteriai. Jos atveju elektronų srautas teka iš „+“ į „-“ polių ir cikliškai nekeičia krypties ar vertės. Jis yra pastovus ir grafike vaizduojamas kaip tiesė, lygiagreti laiko ašiai.
Reikėtų pažymėti, kad kai kurios medžiagos yra puikūs laidininkai ir jose sukelti krūvio poliarizaciją nėra sunku, o kitos yra izoliatoriai (dielektrikai), kuriuose poliarizacija labai sudėtinga, nors tam tikru mastu ir neįmanoma. Pirmajai grupei priklauso metalai (geležis, auksas, sidabras, varis) ir joniniai laidininkai (sūrus vanduo), o antrajai - daugelis plastikų (PVC, poliamidas, polietilenas, poliuretanas). Elektrolitų joninio laidumo reiškinį lydi jonų poslinkiai, vykstantys veikiant srovės srauto sukeltai elektrolizei. Šių medžiagų, be kita ko, yra kondensatoriuose ir baterijose.
Akumuliatoriaus Polių Žymėjimas ir Nustatymas
Poliarizuoti komponentai, ypač tie, kurie veikia su nuolatine srove, turi būti tinkamai žymimi ir jungiami, siekiant išvengti pažeidimų ir užtikrinti saugumą.
Žymėjimas
- Ant visų nuolatinės srovės šaltinių korpusų matomoje vietoje (vardinėje plokštelėje) turėtų būti pažymėta tiek įėjime reikalinga srovė (jei jie ją ima), tiek išėjime esanti srovė. Naudotojas informuojamas pagal tarptautinius kintamosios ir nuolatinės srovės kodus.
- Kiekvienas įrenginys, prietaisas ir komponentas, veikiantis nuolatine srove, turėtų būti pažymėtas nuolatinės srovės santrumpa arba jos grafiniu atitikmeniu „...“.
- Dabartiniuose standartuose, priimtuose po 2007 m., nurodoma, kad teigiamo potencialo laidininkai turi būti raudonos spalvos, o neigiamo potencialo laidininkai - mėlynos arba juodos spalvos (iš esmės tai susiję su šių laidininkų izoliacija).
- Daugelis gamintojų taip pat naudoja papildomus ženklus - spausdintinius simbolius „+“ ir „-“ arba „L+“ ir „L-“.
- Jei abu laidai yra su juoda izoliacija, vienas iš jų - tas, kuris turi neigiamą potencialą, - turėtų būti išskiriamas brūkšnine linija, kad būtų galima atskirti.
Polių atpažinimas be multimetro
Nors multimetras yra patikimiausias būdas nustatyti poliškumą, esant jo trūkumui, galima pasitelkti ir kitus, nors ir mažiau tikslius, metodus:
- Spalva: Rudas polius rodo teigiamą polių, o plytelių pilkas polius rodo neigiamą polių.
- Gamyklinis žymėjimas: Paprastai teigiamas polius būna priekyje, o neigiamas polius - akumuliatoriaus korpuso gale, nurodytas gamintojo etiketėje.
- Cheminis burbuliukų testas (sieros rūgštis): Prijungus laidus prie gnybtų ir panardinus juos į praskiestą sieros rūgšties tirpalą, galas su burbuliukais yra neigiamas elektrodas, o galas be burbuliukų - teigiamas.
- Magnetinės adatos metodas: Prijunkite lemputę tarp dviejų akumuliatoriaus polių, kad susidarytumėte grandinę. Po laidais, sudarančiais grandinę, uždėkite nedidelę magnetinę adatą. Naudojant dešinės rankos taisyklę, srovė išeina iš teigiamo akumuliatoriaus poliaus ir grįžta į neigiamą.
- Bulvių testas: Įkiškite du laidus nuo akumuliatoriaus gnybtų į supjaustytą bulvę. Teigiamas elektrodas taps žalias aplink laidus; kitas polius yra neigiamas.
- Druskos tirpalo metodas: Prijunkite vieną laidą prie kiekvieno akumuliatoriaus galo, įterpkite jį į druskos tirpalą. Galas su daugiau burbuliukų yra prijungtas prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto, o galas su mažiau burbuliukų - prie teigiamo. Svarbu nenaudoti metalinės talpyklos, geriau tinka porcelianinis dubuo.
- Fizinis dydis: Tirštesnė kolonėlės galvutė yra „+“ polius (teigiamas polius), o plonesnė kolonėlės galvutė yra „-“ polius (neigiamas polius).
Saugumas ir Neteisingo Poliškumo Pavojai
Pagrindinis pavojus tiekiant nuolatinę srovę elektroniniams komponentams yra atvirkštinio potencialo sujungimo ir (dėl to) darbinių grandinių pažeidimo rizika. Visi tokie žymėjimai gali būti nepatikimi: atspaudas gali nusitrinti, kojelės gali būti nupjautos arba sulaužytos, laidai gali būti pakeisti kitais, visiškai kitokios spalvos ir ilgio, ir t. t.
Todėl būtina naudoti apsauginius įtaisus, kurie apsaugo nuo neteisingo poliškumo poveikio, pavyzdžiui, tokius, kurie leidžia tekėti srovei tik viena kryptimi. Viena iš tokių apsaugų, kurią galima naudoti projektuojant įrangą, yra diodų grandinė, kuri, esant teisingam poliariškumui, praleidžia srovę ir leidžia maitinti apkrovą, tačiau, kai poliariškumas pasikeičia, sukelia tokį didelį įtampos kritimą, kad apkrova apsaugoma. Taip pat naudojamos diodų grandinės, kurios nesukelia jokio įtampos kritimo, tačiau kai maitinimo šaltinis (pvz., akumuliatorius) pakeičiamas, jos sugeria visą srovę ir išmuša apkrovą saugantį saugiklį.
Poliarizuota nuolatinė srovė pasiekia elektroninę grandinę per maitinimo jungtį. Dėl šios priežasties maitinimo jungtis negali būti savavališkos konstrukcijos, o turi turėti aiškiai pažymėtus komponentus, per kuriuos teka teigiamas potencialas, ir atskirus komponentus, skirtus neigiamam potencialui tekėti. Pavyzdžiui, daugelio elektroninių prietaisų maitinimo kištukai (ir lizdai) praktiškai visada turi „minusą“ viduje (kaištis viduje) ir „pliusą“ išorėje (išorinis flanšas). Kartais (labai retai) pasitaiko, kad kištuko poliariškumas būna atvirkštinis, tačiau paprastai toks incidentas baigiasi be jokios žalos, nes maitinimo šaltinio įėjimuose paprastai naudojama apsauga, blokuojanti atvirkščiai prijungtą nuolatinę įtampą.
Elektroninių grandinių komponentai yra poliarizuoti komponentai, ir tai yra savaime suprantamas dalykas: jie „veikia“ poliarizuota nuolatine srove. Puikus pavyzdys - šviesos diodai turi būti tinkamai prijungti prie nuolatinės srovės laidų: kiekvienas iš dviejų jų elektrodų (katodas ir anodas) turi patekti atitinkamai į „pliusą“ ir „minusą“. Ne kitaip yra ir su poliarizuotais kondensatoriais, kuriems, skirtingai nei dvipoliams kondensatoriams, kurių teisingas ar atvirkštinis prijungimas neturi reikšmės, būdingas tam tikras poliškumas, kurio būtina laikytis. Paprastai tai yra nemažos talpos elektrolitiniai kondensatoriai, kuriuos galima pažeisti, jei jie klaidingai prijungiami prie srovės šaltinių. Jų poliškumą, be abejo, be kita ko, rodo skirtingas jų kojelių ilgis.
Akumuliatoriaus Konstrukcija ir Neigiamojo Poliaus Savybės
Principinė akumuliatoriaus konstrukcija - tai indas su švino katodu ir anodu, pripildytas skiestos sieros rūgšties. Įprastiniai 12V akumuliatoriai sudaryti iš 6 tokių dalių (sekcijų), sujungtų nuosekliai. Kiekvienoje sekcijoje vykstant elektrocheminiams procesams sukuriama 2,12V įtampa. Visiškai įkrauto akumuliatoriaus įtampa yra 2,12 x 6 = 12,72V.
Anodas - teigiamas akumuliatoriaus polius, jungiantis teigiamas akumuliatoriaus švino plokšteles, o katodas - neigiamas polius, prie kurio jungiamos neigiamos plokštelės. Teigiamos ir neigiamos švino plokštelės yra skirtingos. Švino plokštelės pagrindas yra švino grotelės.
Neigiamų plokštelių aktyvioji medžiaga yra švinas (Pb), o teigiamų - švino oksido pasta (PbO). Todėl teigiamos plokštelės yra rudos spalvos, o neigiamos - pilkos. Plokštelės dedamos į vokus-separatorius. Vokai sumažina aktyviosios masės eroziją ir neleidžia byrančioms dalelėms nusėsti ant akumuliatoriaus dugno. Vokai gali būti velkami ant teigiamų arba ant neigiamos plokštelių. Vokai gaminami iš plonos, skysčiui laidžios sintetinės medžiagos, kurios paviršius iš vienos pusės turi rantelius.
Akumuliatoriaus darbinės savybės ir ilgaamžiškumas labai priklauso nuo grotelių kokybės. Švinas yra minkštas ir trapus metalas, todėl jis grynas grotelių gamybai netinka, kadangi skystas švinas blogai pripildo liejinių formas. Grynas švinas taip pat yra neatsparus korozijai. Todėl šis metalas legiruojamas įvairiais priedais.
- Maždaug prieš 20 metų švino lydiniams buvo naudojamas stibis (Sb) (5-10% stibio). Stibis suteikia lydiniui plastiškumo ir tvirtumo. Tačiau tokį akumuliatorių buvo būtina nuolat papildyti vandeniu, o nenaudojamas akumuliatorius turėjo būti reguliariai tikrinamas ir įkraunamas.
- Vėliau akumuliatoriai pradėti gaminti naudojant kalcį (Ca) švino grotelėms lieti (0,5-1 % kalcio). Kalcis suteikia švinui tvirtumo ir plastiškumo. Akumuliatoriui dirbant vandens sunaudojama labai mažai, o savaiminė iškrova minimali. Tačiau kalcio lydinio akumuliatoriai sunkiau įkraunami, giliai iškrovus.
- Taikant hibridinę technologiją akumuliatoriaus teigiamų plokštelių grotelės liejamos su stibio priedais, o neigiamų - su kalcio. Tokiu būdu pagamintas akumuliatorius perima teigiamas abiejų ankstesnių technologijų savybes: vandens sunaudoja tik šiek tiek daugiau nei kalcio lydinio akumuliatoriai, savaiminė iškrova maža, imlumas įkrovai geras. Pirmieji tokie akumuliatoriai pasirodė 1990 metais.
- Šiuolaikiniame akumuliatoriuje neigiamų plokštelių lydinyje yra 0,02% kalcio, o teigiamų - 0,04% sidabro. Tai pailgina akumuliatoriaus amžių 20% ir pagerina eksploatacines savybes.
Šiuolaikinio akumuliatoriaus dangčio konstrukcija turi užtikrinti minimalų vandens garavimą iš elektrolito, vandenilio dujų išsiskyrimą bei neleisti ugniai ar kibirkštims patekti į akumuliatoriaus vidų per vėdinimo kanalus. Akumuliatoriaus vėdinimo sistemoje yra įrengti filtrai - ugnies gaudytuvai.
Automobilio Akumuliatoriaus Neigiamasis Polius ir Priežiūra
Akumuliatorius yra viena iš automobilio svarbiausių dalių, ir jo gedimas gali sukelti daug problemų. Akumuliatorius yra elektros šaltinis, kuris padeda varikliui užvesti ir palaikyti elektros sistemą veikiančią. Variklis užvedamas elektros srove, kuri suteikiama iš akumuliatoriaus. Akumuliatorius ir variklis turi būti tinkamai suderinti, kad elektros srovė galėtų laisvai tekėti tarp šių komponentų. Šiuo tikslu, akumuliatorius turi būti tinkamai prijungtas prie elektros sistemos, kad būtų užtikrintas efektyvus energijos perdavimas.
Kaip prižiūrėti automobilio akumuliatorių
Pagrindiniai blogo akumuliatoriaus požymiai, susiję su polių veikimu:
- Sunkus variklio užvedimas: Jei variklis užvedamas ilgiau nei įprastai arba girdimas silpnas užvedimo garsas, akumuliatorius gali būti prastas. Kai akumuliatorius netiekia pakankamai energijos, variklis sukasi žymiai lėčiau.
- Įspėjamoji lemputė prietaisų skydelyje: Užsidegusi lemputė rodo, kad akumuliatorius negali patenkinti reikiamo elektros srovės lygio.
- Sumažėjusi variklio galia: Jei variklis veikia silpnai arba žibintai šviečia silpniau, tai gali būti dėl nepakankamos elektros srovės.
- Korozija ant akumuliatoriaus gnybtų: Esant korozijai, gali nebūti reikiamos įtampos, dėl ko automobilis sunkiai užsiveda.
- Išsipūtęs korpusas: Tai rodo vidinius pažeidimus, dėl kurių gali išsilieti kenksmingos rūgštinės medžiagos.
- Akumuliatoriaus amžius: Jei akumuliatorius naudotas 4-5 metus, rekomenduojama jį keisti, ypač prieš žiemą.
Akumuliatoriaus priežiūra
Norint užtikrinti, kad akumuliatorius tarnautų kuo ilgiau, būtina reguliariai tikrinti jo būklę:
- Patikrinkite, ar akumuliatorius yra tvirtai pritvirtintas ir ar nėra matomų pažeidimų.
- Atkreipkite dėmesį į akumuliatoriaus polių būklę ir patikrinkite, ar jie nėra oksiduoti ar korodavę.
- Patikrinkite elektrolito lygį ir, jei reikia, papildykite destiliuotu vandeniu.
- Venkite per didelio akumuliatoriaus išsikrovimo ir krovimo lygį laikykite tarp 50% ir 80%.
- Stebėkite akumuliatoriaus temperatūrą.
Akumuliatoriaus įkrovimas ir saugumas
Akumuliatoriaus įkrovimas reikalauja tam tikrų saugumo priemonių, ypač atjungiant ir prijungiant jo polius.
- Pirmiausiai, išjunkite visas galimai veikiančias elektros sistemas (magnetolą, salono apšvietimą ir kt.).
- Atjunkite neigiamą laidą, kuris įprastai yra juodas ir pažymėtas minusu. Patraukite jį toliau, kad nesiliestų su akumuliatoriaus jungtimi arba metalinėmis dalimis.
- Tada atjunkite teigiamą kabelį, kuris įprastai yra raudonos spalvos ir pažymėtas pliusu.
- Tik dabar esate pasiruošę prijungti akumuliatoriaus įkroviklį.
Kai akumuliatoriaus įtampa žemesnė negu 12,20V, prasideda labai sparti žemos įtampos korozija. Nepalikite visiškai iškrauto akumuliatoriaus ilgiau kaip 2 savaites. Per tokį laiką švinosulfato sluoksnis pasidaro tvirtas ir visiškai atskiria dar likusią aktyvią medžiagą nuo elektrolito. Šis reiškinys vadinamas plokštelių sulfatacija.
Per įkrovos metu dėl padidėjusios varžos elektrolitas įkaista, prasideda intensyvus garavimas ir elektrolitas netenka vandens. Šiltu metų laiku per daug įkrovus akumuliatorių, šis netenka daug vandens, elektrolito kiekis mažėja, lieka neapsemta viršutinė plokštelių dalis. Išdžiūvus plokštelės aktyviajai medžiagai, ši po kiek laiko išbyra. Akumuliatorius netenka savo talpumo. Be to, esant aukštai temperatūrai padidėja plokštelių aktyviosios medžiagos erozija.
Jeigu akumuliatorius būna įkaitęs, elektrolitas patamsėja ir šalia akumuliatoriaus jaučiamas vandenilio (supuvusių kiaušinių) kvapas, vadinasi akumuliatorius per daug įkraunamas. Netgi ir normaliai įkraunant akumuliatorių išsiskiria vandenilio dujos. Vandenilis nuo ugnies ar kibirkšties gali sprogti, todėl įkrauti akumuliatorių reikia vėdinamose negyvenamose patalpose, toli nuo ugnies šaltinių. Ore esant 2,5 - 3% vandenilio jau gali įvykti sprogimas. Akumuliatorių gamintojas „Varta Silver“ serijos akumuliatoriuose yra ugnies gaudytuvai, neleidžiantys ugniai ar kibirkštims patekti į akumuliatoriaus vidų.
Užvedimas „krokodilais“ ir neigiamo poliaus svarba
Kai prireikia pagalbos užvedant automobilį su išsikrovusiu akumuliatoriumi, labai svarbu teisingai prijungti užvedimo laidus, ypač atkreipiant dėmesį į neigiamą polių.
- Prieš prijungiant užvedimo laidus, išjunkite degimą ir išimkite iš spynelių raktelius abiejuose automobiliuose.
- Raskite teigiamą (pliuso ženklas, raudonas laidas) ir neigiamą (minuso ženklas, juodas laidas) gnybtus ant abiejų akumuliatorių.
- Raudoną laidą pirmiausiai prijunkite prie teigiamo išsikrovusio akumuliatoriaus gnybto.
- Tada raudonas laidas prijungiamas prie akumuliatoriaus, kuris bus naudojamas energijos perdavimui, teigiamo gnybto.
- Juodą įkrovimo laido antgalį prijunkite ne ant neigiamo išsikrovusio akumuliatoriaus gnybto, o prie įžeminimo (metalinis paviršius, atokiau nuo akumuliatoriaus ir judančių variklio dalių). Jungiant juodą laidą tiesiai prie neigiamo gnybto, gali pasirodyti kibirkštis, kuri gali uždegti susikaupusias dujas ir sukelti gaisrą.
- Užvedus pagalbininko automobilį, leiskite varikliui padirbėti bent dvi minutes.
- Atjunkite juodą įkrovimo laidą nuo automobilio, kuris buvo gaivinamas, įžeminimo. Tuomet nuimkite to paties pusės raudoną įkrovimo laidą.
Akumuliatoriaus tikrinimas multimetru
Automobilio akumuliatorius - viena svarbiausių transporto priemonės dalių, užtikrinanti, kad variklis užsivestų, veiktų elektroninė įranga, žibintai ir visa elektros sistema. Laiku pastebėti pirmuosius akumuliatoriaus nusilpimo ženklus yra labai svarbu.
Multimetro naudojimas yra vienas patikimiausių būdų įvertinti akumuliatoriaus būklę:
- Paruoškite akumuliatorių: įsitikinkite, kad jis pakrautas ir veikiantis.
- Išjunkite visus prietaisus automobilyje (šviesas, langus, uždarykite duris ir t.t.).
- Atjunkite neigiamą laidą nuo akumuliatoriaus (juodas, pažymėtas „-“).
- Nustatykite multimetrą į nuolatinės įtampos matavimo padėtį (iki 20 V).
- Prijunkite multimetro laidus: teigiamą multimetro laidą prie atjungto neigiamo kabelio automobilyje, o neigiamą multimetro laidą prie minusinės akumuliatoriaus jungties.
Srovė neturėtų viršyti 50 miliamperų. Jei srovė didesnė, tai gali reikšti, kad kažkas automobilyje iškrauna akumuliatorių (pvz., trumpinantys laidai, elektronikos gedimai). Norint nustatyti kaltininką, galima po vieną traukti saugiklius ir stebėti multimetro rodmenis.
Visiems automobiliams įtampa akumuliatoriuje be apkrovimo turi būti vidutiniškai 12,6 V. Pilnai įkrauto automobilio akumuliatoriaus įtampa turėtų siekti 12.4-12.9 V. Jeigu ji mažesnė, akumuliatorius nepilnai pakrautas arba sugedęs, o dėl to suks starterį lėčiau. Dyzeliniai varikliai gali nebeužsivesti įtampai nukritus žemiau 12 V, o benzininiams neretai pakanka ir 11 V. Mažiausia leistina akumuliatoriaus įtampa yra 10,8 V. Jei išmatuota įtampa žemesnė, tai reiškia gilų akumuliatoriaus iškrovimą.
Kadangi patys akumuliatoriai automobilį visa reikiama elektros energija gali aprūpinti labai ribotą laiką, jį užvestame automobilyje nuolat krauna generatorius. Taigi, užvedus automobilį, akumuliatoriaus įtampa turėtų būti tarp 13.7 V ir 14.5 V.
Jeigu variklis užsiveda sunkiai arba starteris suka lėčiau nei įprastai, ypač rytais ar šaltu oru, tai akivaizdus silpstančio akumuliatoriaus signalas. Jei girdite tik spragsėjimo garsą ir variklis neužsiveda - baterija visiškai nusilpusi. (Tokiu atveju automobilį galite užvesti tik naudodami laidus.)
Įtampa ant akumuliatoriaus gnybtų paleidžiant variklį neturi nukristi žemiau negu 9,5 V. Priešingu atveju gali būti sugedęs starteris (vartoja labai daug energijos), o kuo jis senesnis, tuo labiau oksiduoti jo kontaktai.
tags: #akumuliatoriaus #neigiamas #polius