Hogyan működik a galvánelem?

1. Az elektronok felszabadulása. A cukor oldódik vízben. Hasonlóképpen igen kis mértékben a fémek is oldódnak a savas vízben úgy, hogy egy-egy fématom válik le a fémről, és a folyadékba lép.

A folyadékba merülő fémek negatív töltésűek. A cink negatív feszültsége nagyobb, mint a rézé		Miközben a fématom oldatba megy, nem viszi magával összes elektronjait, hanem egy-két elektront hátrahagy a fémdarabon. Ennek az lesz a következménye, hogy a folyadékba merülő fémen megszaporodnak a szabad elektronok, a fém negatív töltésű lesz. Cinkből több atom megy oldatba, mint a rézből. Ezért a kénsavas vízbe merülő cinken sokkal több elektron gyűlik össze, mint a rézen. A cinknek nagyobb lesz az elektromos feszültsége, mint a réznek. A cinklemezen összegyülemlett nagyobb számú elektron a réz felé áramlik, ha a réz- és a cinklemezt a folyadékon kívül vezetővel összekötjük. Ha a réz- és a cinklemez közé zseblámpát iktatunk, az elektronáram izzásba hozza a lámpa szálát. 2. Milyen fémekből készítsünk galvánelemet? Említettük, hogy minél jobban oldódik a fém a savas folyadékban, annál nagyobb a feszültsége. Az arany olyan kevéssé oldódik, hogy feszültsége 0-nak tekinthető. A következő táblázatban megtalálható, hogy az egyes anyagok közelítőleg hány voltra töltődnek fel.
		A rézre áramlott elektronokat az odaúszó pozitív cinkionok felveszik

Feszültségi sor

Elemet két olyan anyagból célszerű készíteni, amelyek a sorozatban lehetőleg messze vannak egymástól, Így nagy lesz közöttük a feszültségkülönbség.
Így például, ha kénsavas vízbe cinket és rezet merítünk, az elem feszültsége 2,25 - 1,15 = 1,1 volt.

4. Miért merül ki az elem? Merítsünk kénsavas vízbe egy cink- és egy rézlemezt. Miközben az elem áramot fejleszt, figyeljük a lemezek felületét. Gázfejlődést, gázbuborékot látunk. - A réz felületét lassanként hidrogéngáz vonja be. Emiatt gyengül a Volta-elem árama.
A szén-cink elemben a szénre rakódik le a hidrogén az elem működése közben. Ezt meg kell szüntetni, ha azt akarjuk, hogy az elem állandó áramot adjon.
A barnakő oxigénben gazdag. A hidrogén könnyen egyesül az oxigénnel. Ha a szenet barnakővel vesszük körül, az elem működése közben keletkező hidrogén nem tud eljutni a szénhez, mert útközben találkozik a barnakővel, s ennek oxigénjével egyesül.

Az állandó elemben lekötik az áram gyengülését okozó bomlástermékeket. A szárazelem állandó elem.
Az első állandó elemet 1836-ban sikerült megszerkeszteni, a szárazelemet pedig 1868-ban (Leclanché-féle elem).

5. Merre folyik az áram? Minden galvánelemben a cink a negatív sarok, a másik anyag a pozitív sarok. A szárazelemben tehát a szén a pozitív sarok, ez a szárazelem tetejéről kinyúló rövidebb rézlemezzel van összekötve.

Merre folyik az áram, ha egy áramforrás (elem) pozitív és negatív sarkát vezetővel összekötjük?
Az elektronáram a negatív saroktól a pozitív sarok felé folyik. A technikában és a gyakorlati életben mégis azt szokás mondani, hogy az elektromos áram a vezetékben a pozitív saroktól folyik a negatív sarok felé. Ennek oka az, hogy amikor több mint száz évvel ezelőtt megállapodtak abban, hogy mit értsenek az áram irányán, mit sem tudtak az elektronokról.

Ha egyszerűen az elektromos áram irányáról beszélünk, mindig a technikai áramirányt értjük (pozitív saroktól a negatív felé). De ha elektronáramról beszélünk, akkor ne felejtsük el, hogy az elektronok a negatív saroktól haladnak a pozitív sarok felé.

6. Mi a galvánelem jelentősége a tudomány és a technika fejlődésében? Ma már a galvánelemet csak mint zsebelemet alkalmazzák, továbbá táviróállomásokon és esetleg jelző- berendezések, például csengő működtetésére.

Mindaddig, amíg csak elemekkel tudtak áramot kelteni, gondolni sem lehetett az elektromosság szélesebb körű alkalmazásaira. Járművek hajtására például túlságosan gyenge volt, de mégis elegendő erős volt ahhoz, hogy segítségével az áram törvényeit felfedezhessék, és megláthassák technikai alkalmazásának óriási lehetőségeit.

Felhasznált irodalom