Batterien als Spannungsquellen

Es gibt zwei Typen von Batterien, bei denen man auch ohne Akrobatik mit der Zunge beide Pole gleichzeitig berühren kann: die 4,5-V-Flachbatterien und die 9-V-Blockzellen. Eine 9-V-Batterie brennt etwas auf der Zunge, aber du kannst dabei auf einfach Art und Weise überprüfen, wie viel Saft noch in ihr steckt (F18; Abb.). Auf ähnliche Weise hat Volta seine Spannunqsreihe erstellt.

Eine Batterie „kosten„.

Die genauen Vorgänge in einer Batterie sind ziemlich kompliziert, aber die grundlegenden Prinzipien recht einfach (F17). Du musst dazu nur zwei Sachen wissen:

1) Elektronen bewegen sich in Metallen praktisch frei /*(siehe Abb. 3.17, Kap. 3.4, „Big Bang 5“)*/. Deshalb spricht man vom Elektronengas. Die fixen Atomrümpfe sind daher positiv geladen.

2) Je unedler ein Metall, desto stärker löst es sich in einem Elektrolyten auf. Dabei gehen nur die Atomrümpfe (also die positiven Ionen) in den Elektrolyten über, die Elektronen bleiben im Metall.

Prinzip einer Batterie

Nimm an, du tauchst Zink (Zn) und Kupfer (Cu) in einen Elektrolyten (Abb. b). Aus dem Zink lösen sich mehr positive Ionen als aus dem Kupfer. Deshalb bleiben im Zink mehr Elektronen zurück. Das unedlere Metall, in diesem Fall Zink, bildet daher immer den negativen Pol. Der Elektrolyt ist notwendig, damit der Stromkreis geschlossen ist. In ihm bewegen sich positive Ladungen. Alle Batterien funktionieren nach diesem Prinzip. Allerdings verwendet man nicht immer zwei Metalle, sondern manchmal auch Kohle (in der Alkali-Batterie) oder Bleioxid (bei Akku im Auto) für den zweiten Pol.

Mit folgenden Dingen kannst du selbst eine Batterie herstellen: Kartoffeln, Cent-Stücke (weil diese mit Kupfer überzogen sind), Beilagscheiben (die sind meist aus Eisen oder Zink), Draht und Büroklammern.

Diese Anordnung ist eine Serienschaltung. Dabei addieren sich die Spannungen (F20).

Du steckst in jede Kartoffel eine Cent-Münze und eine Beilagscheibe und verbindest diese mit Drähten/*, so wie in Abb. 23.19*/. Mit dieser Kartoffelbatterie kannst du deutlich über 2 V erzeugen und eine Leuchtdiode (LED) schwach zum Leuchten bringen - du musst den Versuch im Dunkeln durchführen. Der Grund für das schwache Leuchten liegt in der geringen Stromstärke /*(Kap. 24.1)*/ von knapp 0,2 mA, die du auf diese Weise erzielen kannst. Damit die LED hell leuchtet, brauchte man etwa die 10fache Stromstärke. Beachte: Die LED leuchtet nur, wenn du sie richtig polst! Du kannst mit dieser Batterie auch einen Kopfhörer zum Knacken bringen, wenn du mit den Polenden über den Anschluss streichst.