Ogniwo galwaniczne, przewodniki i dielektryki.

OGNIWO GALWANICZNE, źródło energii elektr., w którym energia ta powstaje w wyniku reakcji elektrochem.; składa się z 2 półogniw (elektrod) połączonych bezpośrednio roztworem elektrolitu lub rozdzielonych półprzepuszczalną błoną. Budowę ogniwa galwanicznego można przedstawić w postaci schematu:
M1 | | M2;
linia ciągła oznacza granicę faz elektroda (M1lub M2)–roztwór (zawierający jony lub), linia przerywana — granicę zetknięcia 2 roztworów o różnym składzie. Na elektrodach przebiegają odpowiednio reakcje: utleniania M1 = + ze (na elektrodzie zw. anodą) oraz redukcji + se = M2 (na elektrodzie zw. katodą), w wyniku których elektrody uzyskują potencjał elektrostatyczny. Różnica potencjałów między elektrodami w stanie równowagi układu jest zw. siłą elektromotoryczną (SEM) ogniwa. Po połączeniu elektrod przewodem zewn. popłynie w nim prąd elektr. od katody do anody. Źródłem energii elektr. wytwarzanej w ogniwie galwanicznym może być reakcja chem. będąca sumaryczną reakcją obu reakcji elektzw. ogniwach stężeniowych (ciśnieniowych), praca wyrównania różnicy stężeń reagentów (lub ciśnień). SEM ogniwa galwanicznego, wynoszącą zwykle 1–2 V, można sumować łącząc szeregowo zespół ogniw w baterie. Przemiana energii chem. w energię elektr. zachodzi w ogniwie galwanicznym z b. dużą wydajnością. Ogniwie galwaniczne, w których reakcje chem. przebiegają w sposób nieodwracalny, noszą nazwę ogniw pierwotnych, te zaś, w których procesy elektrodowe biegną w sposób odwracalny, tzn. możliwa jest regeneracja materiału elektrod i elektrolitu przez odwrócenie kierunku reakcji w wyniku przepuszczania przez układ prądu stałego z zewn. źródła, określa sie nazwą: ogniwa wtórne (ogniwa odwracalne, akumulatory). Cykl ładowanie–rozładowanie w ogniwach wtórnych może być powtarzany wielkorotnie (nawet kilka tysięcy razy). Pierwsze ogniwo, tzw. stos Volty, skonstruował 1800 A. Volta. Ważne znaczenie hist. mają (obecnie nie stosowane): ogniwo Daniella (wynalezione 1835 przez ang. chemika J.E. Daniella), ogniwo Bunsena oraz ogniwo (normalne) Clarka (wynalezione 1874 przez ang. elektrotechnika J.L. Clarka; używane dawniej jako wzorzec SEM). Obecnie wykorzystuje się wiele typów ogniw, m.in.® ogniwo Leclanchgo oraz — mające w porównaniu z nim korzystniejsze właściwości (większą trwałość, szerszy zakres temperatury pracy) — ogniwa alkaliczne, np. ® ogniwo rtęciowe; jednym z najnowocześniejszych spośród ogniw pierwotnych jest ogniwo litowe; do najczęściej stosowanych w przenośnych urządzeniach elektron. ogniw wtórnych należą: ogniwo niklowo-kadmowe, a w technice motoryzacyjnej i jako awaryjne źródło prądu — akumulator kwasowy (ołowiowy); do celów specjalnych (np. w okrętach podwodnych, statkach kosm.) stosuje się ogniwo paliwowe.

PRZEWODNIKI, fiz. ciało dobrze przewodzące prąd elektr. w warunkach normalnych. Zależnie od mechanizmu przewodzenia rozróżnia się: przewodniki pierwszego rodzaju (np. metale i grafit) — nośnikami ładunku elektr. są elektrony mogące się przemieszczać swobodnie między jonami sieci krystal., prąd elektr. w zasadzie nie wywołuje w nich żadnych zmian chem. ani nie zmienia ich masy; przewodniki drugiego rodzaju (np. zjonizowane gazy i elektrolity, sole w stanie ciekłym, roztwory soli, kwasów, zasad) — nośnikami ładunku elektr. są w nich jony dodatnie i ujemne; szczególnym rodzajem przewodnika jest gorąca plazma odznaczająca się b. dobrym przewodnictwem elektrycznym. Wielkością charakteryzującą makroskopowe właściwości przewodników jest przewodność elektr. właściwa (konduktywność).

DIELEKTRYKI [gr.], ciała b. słabo przewodzące prąd elektr.; opór właściwy (rezystywność elektr.) jest większy od 107–10 8 W· m; dielektryki mają b. mało swobodnych ładunków elektr., a o ich właściwościach elektr. decydują ładunki związane, mogące wykonywać tylko ograniczone ruchy względem położeń równowagi; zewn. pola elektr. powodują polaryzację dielektryków — niewielkie przesunięcie ładunków dodatnich i ujemnych względem siebie; indukowane pole elektr. częściowo kompensuje wewnątrz dielektryków zewnętrzne pole elektr.; najważniejszą wielkością charakteryzującą dielektryki jest ® przenikalność elektryczna; przenikalność elektr. dielektryków zależy od częst. zmian zewn. pola elektr., a niektórych dielektryków, np. kryształów jonowych, także od temperatury; dielektrykami mogą być zarówno ciała stałe jak ciecze i gazy; wg teorii pasmowej ciała stałe są dielektrykami jeśli przerwa energ. między pasmami podstawowym i przewodnictwa jest większa od 3 eV; dielektryki mają ogromne zastosowanie prakt., gł. w konstrukcjach elektro- i radiotechnicznych.