Ампер-година (скорочене позначення а • ч) є одиницею виміру електричної ємності гальванічного елемента або акумулятора.

Що ж являє собою ця одиниця виміру і чому вона так називається?

Ампер (скорочене позначення а), як відомо, є одиницею виміру сили електричного струму. Під електричним струмом мається на увазі рух електрики (впорядкований рух електронів) по провіднику. Чим більша кількість електрики протікає через поперечний переріз провідника в секунду, тим більше струм у провіднику. Для вимірювання кількості електрики є спеціальна одиниця – Кулон (скорочене позначення к). Один кулон містить цілком певну кількість електрики. Якщо через поперечний переріз провідника протікає в одну секунду один кулон електрики, то величина струму в цьому провіднику дорівнює одному амперу »Отже, за величиною струму можна легко визначити, яку кількість електрики протекло по провіднику протягом будь-якого часу.


Якщо при струмі в 1, а у кожну секунду протікає через провідник 1 до електрики, то протягом 1 хв при тім же струмі буде протікати 60 до (1 кх60 сек), а протягом години – 3 600 к. Таким чином, ми можемо сказати, що 1 ампер-година дорівнює 60 ампер-хвилинах, або 3 600 ампер-секундам, або 3 600 кулон.
Як бачимо, електричну ємність можна було б висловлювати і в кулонах, але кулон є дуже невеликою одиницею і тому нею незручно користуватися на практиці: довелося б мати справу з дуже великими числовими виразами.
Тому для практичних вимірювань електричної ємності прийнята більш велика одиниця-ампер-година. В цих одиницях завжди виражається ємність гальванічних елементів і акумуляторів.

Зручність користування ампер-годиною в якості одиниці виміру електричної ємності полягає ще й у тому, що простим перемножуванням величини розрядного струму (вираженої в амперах) на час розряду (Представлені у годинах) відразу визначається кількість відданого елементом електрики. Припустимо, що елемент розряджався протягом 100 год. струмом в 0,1 а. Отже, за цей час елемент віддав кількість електрики, відповідне ємності 0,1 X100 = 10 а-ч. Так ми завжди можемо підрахувати, яку ємність віддав елемент, що живили лампи радіоприймача протягом усього часу своєї роботи.


У радіоаматорів може виникнути питання: а яким чином визначають ємність елементів при їх виготовленні на заводі, тобто до їх розряду?
Щоб відповісти на це питання, згадаємо, що причиною виникнення електричної енергії в елементі є розчинення цинку під час електрохімічної реакції, що відбувається всередині елемента.

Знаменитим ученим Фарадеєм було встановлено закон, який свідчить, що певній кількості розчиненого під час електрохімічної реакції речовини відповідає строго певна кількість утворився електрики і що це кількість електрики залежить від природи розчиненої речовини.

Та кількість речовини, яке необхідно розчинити під час електрохімічної реакції для отримання одного кулона електрики, називається електрохімічним еквівалентом даної речовини.

Дли різних речовин величина електрохімічного еквівалента буде різна, але строго визначена. Наприклад »електрохімічний еквівалент цинку дорівнює 0,341, міді 0,329, срібла 1,118 мг (міліграма) і т. д.

Таким чином, щоб отримати 1 до електрики, необхідно розчинити під час електрохімічної реакції 0,341 мг цинку. Звідси ясно, що для отримання електрики в кількості 1 а – ч, еквівалент 3 600 / с, теоретично потрібно розчинити цинку
0,341. 3 600 = 1 228 мг – 1,228 р.
На практиці витрата цинку на один ампер-годину виходить у кілька разів більший. Пояснюється це, по-перше, неможливістю повністю використовувати весь цинк в елементі, оскільки в міру розчинення негативного електрода починає зростати внутрішній опір елемента. Тому, коли. Розчиниться приблизно половина або дещо більше половини цинку, елемент стає вже непрацездатним і вважається остаточно розрядженим. По-друге, не весь цинк, з якого складається електрод, бере участь в електрохімічній реакції.

Підвищений витрата цинку пояснюється ще й тим, що він завжди містить деяку кількість шкідливих домішок, як, наприклад, залізо або свинець. Такі домішки разом з цинком утворюють в самому електроді маленькі елементікі, всередині яких весь час буде протікати струм. Отже, в цих місцях негативного електрода весь час буде відбуватися розчинення цинку незалежно від того, замкнутий або розімкнений сам елемент. Тому домішки є однією з основних причин підвищеного витрати цинку і електроліту, збільшують саморозряд гальванічного елемента і викликають різке зниження його місткості і терміну зберігання.

Враховуючи всі ці чинники, завод може заздалегідь визначити, скільки потрібно взяти цинку, а також електроліту і деполяризатора, щоб зібрати елемент певної ємності.

Потрібно мати на увазі, що ємність елементів не є величиною суворо постійною. Навпаки, вона може значно змінюватися в ту і іншу сторону в залежності від величини і розрядного струму, кінцевого розрядного напруги, а також від способу розряду – безперервного або переривчастого.

У заводському паспорті кожного елемента вказується величина опору навантаження, через яке рекомендується розряджати даний елемент. Розділивши напруга елемента на цей опір, ми визначимо допустиму величину розрядного струму даного елемента. Однак при цьому потрібно враховувати ще й внутрішній опір елемента. Якщо розряджати зовсім свіжий елемент таким струмом аж до напруги 0,7 у, то, за заводськими даними, елемент віддасть повну свою ємність.

Від елемента можна, звичайно, споживати струм і значно більший, ніж стандартний, особливо при переривистому розряді, але в цьому випадку елемент має меншу ємність. Навпаки, якщо розряджати елемент струмом менше граничного, притому з частими і тривалими перервами, то він буде мати ємність, трохи більшу гарантованою заводом.

На рис. 1 наведена крива, що показує зміну величини ємності в залежності від розрядного струму у звичайного сухого елемента при розряді його до одного і того ж кінцевої напруги. Як видно, з збільшенням розрядного струму ємність значно зменшується. Так, наприклад, якщо при розрядному струмі в 0,1 а ємність елементу становить 50 а ч, то при збільшенні розрядного струму в два рази ємність зменшується майже до 40 а • г, а при струмі в 0,5 а вона знижується до 30 а ч що становить лише половину паспортної ємності елемента.

Таку картину ми спостерігаємо при розряді елемента до кінцевої напруги 0,7 в.
На жаль, застосовуючи гальванічні елементи для живлення радіоприймача, взагалі неможливо використовувати їх повну ємність, тому що в цих умовах експлуатації можна розрядити елементи лише до 0,9 в; при падінні робочої напруги у кожного елемента нижче 0,9 на батарею вже доводиться замінювати нової. Між тим якщо елементи будуть розряджатися струмом граничної сили, то робоча напруга у них може порівняно швидко впасти нижче 0,9 в і тому їх доведеться замінити новими, не використавши і половини їх ємності.

Наочною ілюстрацією сказаного може служити рис. 2, на якому наведена крива зміни робочої напруги при безперервному розряді сухого елемента з марганцево-повітряної деполяризацією. Елемент розряджався струмом, зазначеним у заводському паспорті, до кінцевої напруги 0,7 е.

Як видно з цієї кривої, вже на десяту добу робоча напруга у елемента стало менше 0,9 в, а приблизно на 17-а доба воно знизилося до 0,8 в і далі крива напруги йде майже на цьому ж рівні, повільно знижуючись до 0,7 в.

Таким чином, при безперервному розряді елемента струмом, вказаним в його паспорті заводському, вже після використання однієї третини ємності робоча напруга у елемента падає нижче 0,9 в. Тому решту ємність ми не можемо використовувати для харчування радіоприймача. Правда, при переривистому розряді (а саме в такому режимі завжди і працюють елементи, що живлять радіоприймач) робоча напруга у елемента буде значно довше утримуватися на рівні 0,9 в і, отже, величина ємності може бути помітно більше. Однак, якщо елемент буде працювати з великим перевантаженням, то й за цих умов робоче його напруга може порівняно швидко впасти нижче критичної величини, т. е-нижче 0,9 е. Ось чому, використовуючи гальванічні елементи для живлення радіоприймачів, невигідно розряджати їх граничним струмом. При складанні батареї напруження краще взяти на одну групу елементів більше, ніж змушувати батарею працювати з перевантаженням.

Наприклад, для приймача «Батьківщина» можна скласти батарею напруження з двох паралельних груп елементів 6С МВС або блоків БНС-100. Обидві ці батареї, звичайно ^ живитимуть лампи приймача, але таке навантаження для них буде надмірним, особливо для блоків БНС-100, ємність яких значно менше ємності елементів 6С МВС.

Тому вигідніше і в першому і в другому випадках батарею складати з трьох-чотирьох паралельних груп елементів, не дивлячись на те, що за заводськими даними від цих елементів можна споживати струм до 250 ма.

Все сказане тут відносно ємності гальванічних елементів в однаковій мірі відноситься і до анодним батареям. Найпереконливіше це підтверджує рис. 3, на якому наведено чотири криві, що характеризують зміна величини ємності однієї і тієї ж батареї БАС-80 при розряді її різними струмами і до різних кінцевих напруг.

Для більшої наочності порівняємо свідчення крайніх характеристик (криві верхня і нижня). Перша знята для випадку найбільш глибокого розряду батареї (до напруги 48 б), а друга – для випадку мінімального розряду (до напруги 70 в).

З зіставлення їх бачимо, що при одній і тій же величині струму, допустимо. 10 мау в першому випадку батарея має ємність 1 а-чу а в другому – лише 0,5 а ч. Цей приклад показує, наскільки важливо для отримання більшої ємності, а отже, і для продовження терміну служби батареї добитися можливості розряду її до нижчого кінцевої напруги і при нормальній величині струму.

При використанні гальванічних батарей для харчування радіоприймачів рідко дотримується перша вимога. Зазвичай радіоаматори для живлення анодів ламп приймача застосовують одну батарею напругою 80 в. При такій напрузі приймач спочатку працює задовільно. Однак при зниженні напруги батареї до 70-65 в гучність і якість прийому падають. Радіоаматор вважає, що анодна батарея вже повністю розрядилася, і тому замінює її новою, не використавши доброї половини її ємності-Між тим потрібно лише приєднати послідовно до такої полуразряженной батареї додаткову батарею з напругою 20 або 40 в, і тоді перша батарея може ще працювати до настання повного розряду, тобто до напруги 48-42 ст. Тільки після цього розрядити батарею вимикають. При цьому додаткова батарея може бути ще використана.

Не слід також до приймача, нормально вимагає, допустимо, анодної напруги 120 в, приєднувати повністю дві 80-вольтові батареї, з'єднані послідовно і дають напругу 160 в. При такому підвищеній напрузі, по-перше, порушується робочий режим ламп, а, по-друге, сильніше розряджаються батареї. У таких випадках вигідніше чинити так: спочатку включити в приймач лише півтори батареї, а потім, після пониження її напруги, приєднати до неї і резервну половину другої батареї. Коли у такий батарей напруга знизиться до 85-80 в, то обидві батареї виявляться вбраними повністю і їх доведеться замінити новими.

Застосовуючи таке комбіноване з'єднання батарей, можна домогтися максимального використання їх ємностей. У більшості батарей типу БАС є проміжні висновки (від середини або однієї третини батареї), що дозволяє легко здійснювати різні варіанти з'єднання між собою двох або кількох батарей для отримання різної величини напруги.

Отже, ми бачимо, що недостатньо знати величину ємності елемента або батареї, але потрібно ще вміти можливо повніше використовувати цю ємність для живлення радіоприймача.

Спіжевскій І.І., Бурлянд В.А. – Хрестоматія радіоаматора 1957