كيف تسبب البطارية حركة الإلكترونات في الدائرة الكهربائية ؟
الدوائر الكهربائية تتكوّن الدائرة الكهربائية في أبسط أشكالها من مصدر للطاقة الكهربائية، وأسلاك توصيل. ويُبيّن الشكل الدائرة المكونة من بطارية بوصفها مصدراً للطاقة الكهربائية، ومصباح كهربائي، وأسلاك توصيل تجعل الدائرة مغلقة. ويتدفق التيار الكهربائي عبر أسلاك التوصيل، ومنها السلك المتوهج داخل المصباحالكهربائي، ولا يتوقف إلا بحدوث قطع في الدائرة.
الجهد الكهربائي تعمل المضخة في نموذج دورة الماء على زيادة طاقة وضع الجاذبية الأرضية للماء عند رفعه من مستوى سطح الأرض، إلى مستوى مرتفع. وتقوم البطارية في الدائرة الكهربائية بعمل يُشبه عمل مضخة الماء، إذ تزيد من طاقة الوضع الكهربائية للإلكترونات، والتي يتم تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة. والجهد الكهربائي Voltage للبطارية هو مقياس المقدار ما يكتسبه كل إلكترون من طاقة وضع كهربائية. وكلما ازداد الجهد الكهربائي زاد مقدار طاقة الوضع الكهربائية التي يمكن أن تتحوّل إلى أشكال أخرى من الطاقة. ويُقاس الجهد الكهربائي بوحدة الفولت (V).
كيف يسري التيار الكهربائي قد تعتقد أن سريان التيار الكهربائي في دائرة كهربائية، يعني أنه يجب على كل إلكترون أن يكمل دورة كاملة عبر الدائرة. إلا أنه في الحقيقة تتحرك الإلكترونات المفردة في الدائرة الكهربائية ببطء، فعند توصيل طرفي سلك مع بطارية تنتج البطارية مجالا كهربائيا داخل السلك، فيؤثر المجال الكهربائي بقوة في الإلكترونات، فيجبرها على الحركة نحو القطب الموجب للبطارية. وخلال هذه الحركة يتصادم الإلكترون مع شحنات كهربائية أخرى داخل السلك، فينحرف في اتجاهات مختلفة، وبعد كل تصادم يعود الإلكترون للحركة نحو القطب الموجب مرة أخرى. وقد يصل عدد هذه التصادمات إلى أكثر من ۱٠ تريليون مرة خلال ثانية واحدة، لذا يمكن أن يحتاج الإلكترون إلى دقائق عديدة لكي يقطع مسافة سنتمتر واحد داخل السلك.
البطاريات تزود البطارية الدائرة الكهربائية بالطاقة. وعند توصيل طرفي البطارية الموجب والسالب بالدائرة، يتم توصيل الطاقة الكهربائية للإلكترونات في الدائرة. وعندما يتم تشغيل الإلكترونات في اتجاه الطرف السالب للبطارية، يتم توصيل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة، كما يتم توصيل الطاقة الكهربائية إلى وضع الجاذبية للماء إلى طاقة حركية في النموذج المائي.
وتزود البطارية الأجهزة الكهربائية بالطاقة، عندما يتم توصيل الطاقة الكيميائية إلى وضع الطاقة الكهربائية. بالنسبة للبطاريات القلوية، يتم فصل العجينة، لينة بين طرفي الموجب، وينقل التفاعل - الذي يحدث داخل هذه العجينة - يتم توصيل الإلكترونات من طرفي الموجب ويرسلها إلى الطرف الآخر، الذي يصبح سالب الشحن، في حين يصبح الطرف الذي يصبح سالب الشحن مشحونًا، ويتحول إلى مجال كهربائي في الدائرة يدفع الإلكترونات على الانتقال من الطرف السالب عبر الأسلاك الخارجية للدائرة، إلى الطرف الموجب
عمر البطارية لا تستمر البطارية في تزويد الطاقة إلى الأبد. ومن المؤكد أنك سمعت يومًا أن سيارة أحدهم لم تدر في الصباح؛ لأنه نسي مصابيحها مضاءة طوال الليل. فما السبب في انخفاض قدرة البطارية ؟ تحتوي البطارية على كمية محددة من المواد الكيميائية التي تتفاعل معًا لتتحول إلى مركبات أخرى منتج الطاقة الكيميائية، وعندما تستهلك المواد الكيميائية المتفاعلة، وعندها ينتهي عمر البطارية أو صلاحيتها.