باتری و ولتاژ
روی باتریِ قلمیِ کنترلِ تلویزیون نوشته‌اند ۱٫۵ ولت، روی باتریِ مربعیِ ماشین‌حساب ۹ ولت، روی باتریِ خودرو ۱۲ ولت و کنارِ پریزِ دیوار ۲۲۰ ولت. این عدد درباره‌ی چه چیزی است؟ و چرا با آن‌که در هر سیمِ مسی میلیاردها الکترونِ آزاد هست، تا باتری را وصل نکنیم هیچ جریانی راه نمی‌افتد؟
مثلِ آب در دو مخزن
دو مخزنِ آب را در نظر بگیرید که با لوله‌ای به هم وصل‌اند. اگر سطحِ آب در هر دو یکی باشد، آب در لوله نمی‌رود. اگر یکی بالاتر باشد، آب از مخزنِ بالاتر به مخزنِ پایین‌تر روان می‌شود. هر چه اختلافِ ارتفاع بیشتر باشد، آب با فشارِ بیشتری می‌رود.
در مدارِ الکتریکی هم بارها فقط وقتی راه می‌افتند که میانِ دو سرِ مدار «اختلافی» باشد. به این اختلاف اختلافِ پتانسیلِ الکتریکی یا ولتاژ می‌گوییم. ولتاژ نشان می‌دهد که به هر مقدار بار چقدر انرژی داده می‌شود تا دورِ مدار بگردد.
باتری چه می‌کند؟
درونِ باتری مواد شیمیایی‌ای هست که با هم واکنش می‌دهند. این واکنش الکترون‌ها را به یک پایانه (پایانه‌ی منفی) می‌فرستد و از پایانه‌ی دیگر (پایانه‌ی مثبت) دور می‌کند. پس میانِ دو پایانه اختلافِ پتانسیل درست می‌شود. باتری انرژیِ شیمیایی را به انرژیِ الکتریکی تبدیل می‌کند. وقتی مواد درونش تمام شوند، باتری دیگر ولتاژی نمی‌سازد و می‌گوییم «خالی شده».
باتری بار نمی‌سازد؛ بارها از قبل در سیم‌ها هستند. باتری فقط به آن‌ها انرژی می‌دهد و هلشان می‌دهد.
اندازه‌گیریِ ولتاژ
یکای ولتاژ ولت است. ولتاژ را با ولت‌سنج اندازه می‌گیرند. ولت‌سنج دو سیم دارد و آن را دو سرِ همان بخشی از مدار وصل می‌کنند که ولتاژش را می‌خواهیم، مثلاً دو سرِ لامپ یا دو سرِ باتری.
اگر دو باتریِ ۱٫۵ ولتی را پشتِ سرِ هم بگذاریم، طوری که سرِ مثبتِ یکی به سرِ منفیِ دیگری بخورد، ولتاژشان روی هم ۳ ولت می‌شود. چراغ‌قوه‌ها و اسباب‌بازی‌ها برای همین چند باتری را پشتِ سرِ هم می‌گذارند.
هشدار
ولتاژِ برقِ شهری، ۲۲۰ ولت، برای بدنِ انسان کشنده است. هرگز چیزی جز دوشاخه در پریز نکنید و هرگز سیمِ لخت یا وسیله‌ی برقیِ آسیب‌دیده را لمس نکنید. آزمایش‌ها را فقط با باتری انجام دهید.
در خانه امتحان کنید
روی باتری‌ها و شارژرهای خانه را بخوانید: باتریِ ساعت، باتریِ قلمی، باتریِ گوشی، شارژرِ لپ‌تاپ. ولتاژِ هر کدام را در جدولی بنویسید. کدام بیشترین ولتاژ را دارد؟
واژه‌های این درس
- اختلافِ پتانسیلِ الکتریکی یا ولتاژ - اختلافی میانِ دو نقطه‌ی مدار که بارها را به حرکت درمی‌آورد.
- ولت - یکای ولتاژ.
- ولت‌سنج - وسیله‌ای که ولتاژ را اندازه می‌گیرد و دو سرِ یک بخش از مدار بسته می‌شود.
- پایانه - هر یک از دو سرِ باتری، مثبت یا منفی.
ایده‌ی اصلی
بارها فقط وقتی در مدار راه می‌افتند که میانِ دو سرِ مدار اختلافِ پتانسیل یا ولتاژ باشد. باتری با واکنشِ شیمیایی این ولتاژ را می‌سازد. ولتاژ را با ولت‌سنج و برحسبِ ولت اندازه می‌گیریم.