t?o врмй разряда, благодаря связыванию серной кислоты и образованию воды, плотность кислоты уменьшается.

Сравнивая общее уравнение заряда и разряда, можно видеть, что они тождественны, но только идут в разных направлениях, т. е. полную реакцию можно выразить так:

РЬО 4- РЬ + 2H2SO4 2PbS0, 2Н,0.

Уравнение это, называемое уравнением «двойной сульфатации» (так как активная масса обоих электродов при разряде переходит в сернокислый свинец, т. е. сульфат свинца), предложено еще в 1882 г. Гладстоном и Трайбом и до настоящего времени, несмотря на многочисленные попытки его оспорить (самая последняя теория Фери 1917-1926 гг.), считается наиболее вероятной для объяснения химических реакций, происходящих в СВИНЦОВОМ аккумуляторе. Теория Фери, после обсуждения ее на Всемирном конгрессе электриков в Париже (1932 г.), считается окончательно олроваргнутой.

Глава вторая

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Каждый аккумулятор характеризуется известными электрическими величинами, знание которых необхо-ди1мо лт правильного суждения о свойствах элемента.

6. Электродвижущая сила. Электродвижущая сила (э. д. с.) аккумулятора (т. е. разность потенциалов в разом1кнутой цепи) при нормальной плотности и средней температуре электро-i лита принимЗется в среднем Равиой 2 вольтам, независимо от размеров элемен та так как величина) э. д. с. определяется раз-

ио t ш т

/дельный Вес

личием химического состава) активных масс ачо- да и катода, а не их размерами.

Установлено, что электродвижущая сила зависит от различных внешних условий, изКоторых главные- плотность электролита, т. е. большее или меньшее содержание кислоты в растворе. На рисунке 4 изображена 1кривая, показывающая изменение э. д. с. ку)у1уля-тора в зависимости от удельного вес-сщора.серной

Рис. 4. Зависимость э. д. с. аккумулятора от плотности электролита

кмслоты. Существует простая формула, с помощью [кбторой нетрудно определить э. д. с, аккумулятора, когда известна плотность электролита: » » .

э. д. с. = 0,84 + удельный вес электролита при 15 С.

Если, например, удельный вес электролита равен 1,21, то э. д. с. данного аккумулятора будет: 0,84+. + 1,21=2,05 в.

От температуры электролита э. д. с. зависит в очекь незначительной степени, она повышается в пределах тысячных долей вольта на каждый градус Цельсия.

Отсюда понятно, что э. д. с. аккумулятора, измеренная при разомкнутой цепи, не может дать действительного представлення о состоянии заряда, так как из рисунка 4 видно, что э. д. с. разряженного аккумулятора с высокой плотностью электролита больше, чей э. д. с. элемента с меньшим процентом содержания серной кислоты в растворе.

7. Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление аккумулятора очень невелико и даже в самых маленьких элементах, применяющихся для питания анодных цепей, оно при полном заряде достигает всего одной или двух десятых долей ома. Внутреннее сопротивление - величина непостоянная, она изменяется в продолжение заряда и разряда в связи с химическими реакциями, имеющими место "в аккумуляторе.. При разряде это сопротивление растет по .мере образования сернокислого свинца, имеющего высокое удельное сопротивление, и по мере уменьшения плотности электролита. При заряде же в связи с восстановлением губчатого металла, образованием перекиси свинца и повышетюм плотности раствора кислоты внутреннее сопротивление уменьшается. Следовательно, полное внутреннее сопротивление акку-мулятора слагается из сопротивления электролита и пластин. Рисунок 5 показывает изменение при заряде внутрен-, него сопротивления маленькой анодной батареи, состоящей из 12 элементов. При полном разряде ее.хо-

хротивлениё равно 6,4 ом, а при поЛном заряде - 1,29 ом.

При этом внутреннее сопротивление в продолжение всего времени разряда зависит от величины тока. С увеличением разрядного тока повышается и внутреннее сопротивление при одинаковом количестве отданных аккумулятором ш- J пер-часов. Это объясняется уменьшением концентрации кислоты в inopax пластин и снаружи их, вследствие ие-достатовдости ее обмена дри больших плотностях тока.

8, Напряжение. Когда внешняя цепь аккумулятора разомкнута, его напряжение, измеренное вольтме- тром с большим сопротивлением, будет равно электродвижущей силе. Но KaiK

о г 4 6 8 ю 12 14 часы Заряд

Рнс. 5. Изменение внутреннего сопротивления в анодной батарее во время разряда

только элемент будет включен в цепь и начнет отдавать ток для производства какой-то работы, напряжение его понизится на величину падения напряжения внутри аккумулятора. Величина этого падения будет равна произведению силы разрядного тока на внутреннее 1Сопроти!Влен1ие элемента. Обозначая через £ элек-тродв;иж\тцую силу, U - напряжен-ие, / - силу тока и Л в«.- внутреннее сопротивление, получим:

а = £-(//?««.).

где IRen -падение напряжения в самом аккумуляторе.

И обратно, при заряде напряжение, приложенное к зажимам аккумулятора, должно быть больше его эдектродвижутцей силы, так как заряжающему току / приходится преодолевать внутреннее сопротивление

аккумулятора, т. е. в данном случае мы Получим.•

Говоря иначе, напряжение аккумулятора при заряде и разряде будет тем больше отличаться от электродвижущей силы, чем больше окажется величина зарядного или разрядного тока. Во время разряда величина напряжения не остается постоянной, она постепенно уменьшается и когда падение напряжения достигает lOVo первоначальной величины (2в-0,2в - = 1,8 в) дальнейший рааряд аккумулятора обыкновенно прекращают.

При включении аккумулятора на разряд его напряжение сразу снизится на величину падения напряжения внутри аккумулятора, но так как внутреннее сопротивление аккумуляторного элемента очень мало, то и падение напряжения в нем будет весьма небольшим. После этого начинается равряд, в течение которого, как нам известно из § 5, серная кислота электролита связывается с активной массой пластин, причем образуется вода. Поэтому около пластин получается слой электролита меньшей плотности, чем во всем аккумуляторе. А так как электродвижущая сила аккумулятора, а с ним и напряжение зависит от плотности окружающего пластины электролита <§ 6), то э. д. с. и напрянение падают. Правда, внутри аккумулятора будет происходить перемешивание электролита, но эта диффузия отстает, в результате чего около пластин и внутри их (пластины пронизаны насквозь по всем направлениям большим количеством мельчайших пор) плотность будет ниже, чем в остальном сосуде. По мере хода разряда, как это видно из рисунка 7, напряжение начинает очень медленно и равномерно уменьшаться. Это объясняется дву1мя ;при,чинамя. Прежде всего при разряде расходуется серная кислота и потому постепенно уменьшается плотность электро.уита fo всем аккумуляторе. Затем пластины пост.Tienno по-

крываются сульфатом на своей поверхности и внутри пор. Так как сульфат занимает больший объем, чём перекись свинца и губчатый металл, то сульфат по мере своего образования сначала суживает, а затем совершенно закупоривает поры внутрн пластин. Поэто-.чу диффузия кислоты постепенно замедляется и, на-

о 20 40 60 SO 100%

Емкость В ампер часах

Рис 6. Зарядные кривые напряжения

конец, наступает момент, когда диффузия оказывается уже не в состоянии выравнивать плотность кислоты. В результате этого внутри пластин получается электролит, содержащий очень мало кислоты, и потому напряжение аккумулятора резко падает. Это и есть конец разряда, но до такого состояния аккумулятор разряжать нельзя и разряд прекращают как только напряжение в аккумуляторах, предназначенных дая питания ламп радиоприемников, поиивитоя до 1,8 в. Если же теперь разомкнуть внешнюю цепь аккумулятора, то диффузия, хотя и медленно, но вы-равняет плотность электролита внутри пластин и во всем элементе и поэтому э. д. с. снова достигнет вели-