Miten jännite syntyy pariston napojen välille?

Pariston salaisuus: Jännite syntyy kemiallisesta tanssista

Paristo on pieni voimanpesä, joka piilottaa sisäänsä yllättävän monimutkaisen kemiallisen prosessin. Sen ansiosta voimme käyttää taskulamppuja, kaukosäätimiä ja monia muita laitteita ilman jatkuvaa johdon vetämistä seinästä. Mutta miten tämä pieni energiapakkaus oikein luo jännitteen, joka saa sähkön virtaamaan?

Vastaus piilee pariston sisällä tapahtuvissa kemiallisissa reaktioissa. Yksinkertaisesti sanottuna paristo koostuu kahdesta eri metallista tai metalliyhdisteestä, joita kutsutaan elektrodeiksi. Nämä elektrodit on upotettu elektrolyyttiin, joka on yleensä nestemäinen tai pastamainen aine, joka mahdollistaa ionien liikkeen. Juuri tämä kokonaisuus saa aikaan jännitteen syntymisen.

Kemiallinen reaktio on avainasemassa

Pariston toiminta perustuu hapetus-pelkistysreaktioon. Tässä reaktiossa toinen elektrodi (yleensä miinusnapa) luovuttaa elektroneja, eli hapettuu, ja toinen elektrodi (yleensä plusnapa) vastaanottaa niitä, eli pelkistyy. Tämä elektronien luovutus ja vastaanotto ei tapahdu tasaisesti. Miinusnapalla on “elektronien ylijäämä” ja plusnavalla “elektronien vajaus”.

Potentiaaliero syntyy

Tämä epätasapaino elektronien määrässä luo potentiaalieron elektrodien välille. Potentiaaliero, eli jännite, on eräänlainen “sähköinen paine”. Se pyrkii tasoittamaan elektronien määrän elektrodien välillä. Mitä suurempi ero elektronien määrässä on, sitä suurempi on jännite.

Sähkövirta syntyy, kun piiri suljetaan

Kun pariston navat yhdistetään johtimella, kuten metallilangalla, ja piiri suljetaan (esimerkiksi lamppu kytketään), elektronit pääsevät virtaamaan miinusnavalta plusnavalle. Tämä elektronien virtaus on sähkövirtaa, ja se saa lampun syttymään. Paristo ikään kuin “pakottaa” elektronit liikkumaan johtimessa potentiaalieron avulla.

On tärkeää huomata…

• Itse kemialliset aineet: Eri paristotyypit (alkali, litium, jne.) käyttävät eri kemiallisia aineita elektrodeissa ja elektrolyytissä. Tämä vaikuttaa suoraan pariston jännitteeseen ja sen kykyyn tuottaa sähköä pitkään.
• Pariston sisäinen vastus: Paristolla on myös sisäinen vastus, joka vaikuttaa siihen, kuinka paljon virtaa se pystyy antamaan. Mitä pienempi sisäinen vastus, sitä enemmän virtaa paristo pystyy syöttämään.
• Tyhjeneminen: Kun paristoa käytetään, elektrodien kemiallinen koostumus muuttuu, ja potentiaaliero pienenee. Lopulta kemialliset aineet kuluvat loppuun, ja paristo “tyhjenee”, eli ei enää pysty tuottamaan riittävää jännitettä.

Yhteenveto

Pariston jännite on seurausta elektrodien välillä syntyvästä potentiaalierosta. Tämä potentiaaliero puolestaan syntyy pariston sisällä tapahtuvien hapetus-pelkistysreaktioiden seurauksena. Elektronien epätasapaino navoilla luo “sähköisen paineen”, joka saa elektronit liikkeelle ja luo sähkövirran, kun piiri suljetaan. Näin pieni kemiallinen tanssi muuttuu käyttökelpoiseksi energiaksi, joka pitää laitteemme toiminnassa.