Элементы Лекланше работают устойчиво, но сравнительно непродолжительное время (при работе их э. д. с. заметно падает). Поэтому элементы Лекланше выгодно применять, когда цепь замыкается на короткое время, то есть при постановке опытов, испытании самодельных электрических приборов и моделей.
Указанного недостатка не имеют элементы, разработанные русским саперным инженером Поповым для военно-телеграфной связи. Хотя элементы Попова и принадлежат к категории слабых, но этот недостаток окупается весьма устойчивой работой при постоянном напряжении и величине тока.
Элемент Попова
При правильном уходе элементы Попова могут непрерывно работать многие месяцы и даже годы. Внешний вид и конструкция элемента Попова показаны на рисунке. Он состоит из стеклянного сосуда 1, наполненного электролитом, состоящим из двух не смешивающихся между собой жидкостей, разных по
удельному весу. Нижнюю часть сосуда занимает медный купорос 9 (с большим удельным весом), а верхнюю — цинковый купорос 2 (с меньшим удельным весом). Отрицательным полюсом элемента служит укороченный цинковый цилиндрический электрод 3. Он прочно прикреплен к верхней крышке 4 и погружается только в слой цинкового купороса, не доходя до уровня медного купороса на 25—30 миллиметров. Положительным электродом элемента служит тонкостенная медная или свинцовая трубка 5, покрытая лаком до некоторой высоты. Трубка туго вставлена в центральное отверстие крышки и проходит по центру сосуда сквозь электролит почти до дна. В нижний конец трубки вставлено деревянное дно 7 с мелкими отверстиями 6. На дно кладут кусочки кристаллов медного купороса 8, раствор которого стекает через отверстия в дне электрода.
Электрический ток в элементе Попова возникает благодаря химическим реакциям, при которых растворяется цинк и выделяются пузырьки водорода. Нам известно, что пузырьки водорода вызывают поляризацию элемента. Попов в своем элементе остроумно разрешил задачу устранения поляризации. При работе элемента водородные пузырьки движутся к положительному электроду. Не доходя до него, водородные пузырьки попадают в раствор медного купороса, где возникает химическая реакция между водородом и медным купоросом. В результате реакции образуется серная кислота и выделяется чистая медь, которая отлагается на положительном электроде, то есть на непокрытой лаком части трубки. Отложение меди не оказывает вредного влияния, а, наоборот, увеличивает поверхность положительного электрода, повышая емкость элемента.
Образовавшаяся серная кислота способствует растворению цинка. В элементе Попова деполяризатором служит раствор медного купороса. Э. д. с. элемента равна примерно 1 вольту. Раствор медного купороса в элементе не должен достигать цинкового электрода: в этом случае частички меди будут отлагаться уже не на положительном, а на отрицательном электроде, то есть на поверхности цинкового цилиндра. Медное покрытие будет затруднять растворение цинка, и элемент прекратит работу. Поэтому электролит в элементе Попова нельзя взбалтывать, а элементы не следует без надобности переносить с места на место и подвергать каким-либо сотрясениям.
Чтобы изготовить нужное количество элементов Попова, подберите необходимое количество одинаковых (пол-литровых) банок. Из цинкового листа толщиной 1,5 — 2 миллиметра нарежьте пластинки, изогните их по форме, показанной на рисунке. Деревянные крышки сделайте из тонкой фанеры. Для этого выпилите два кружочка: один по внутреннему диаметру горловины банки, а другой— диаметром больше на 10—15 миллиметров. Сложите кружочки так, чтобы их центры совпали, и скрепите мелкими сапожными гвоздями. В крышке сделайте нужные отверстия под электроды, а затем прокипятите ее в парафине.
Для положительных электродов подберите длинную медную, латунную или свинцовую трубку диаметром 10—-20 миллиметров. Нарежьте из нее нужное количество трубок одинаковых размеров так, чтобы свободный конец каждой из них выступал из банки на 10—12 миллиметров. Покройте трубки на 3/4 их длины влагостойким лаком или краской и хорошо просушите. Возьмите кусок плотного картона, положите его на дощечку и вырубите из него нужное количество кружочков. Для этого поставьте трубку на картон непокрашенным концом, а по другому концу ударяйте молотком до тех пор, пока стенки трубки не прорубят картон. Вырубленный кружочек будет прочно держаться в полости трубки, являясь ее дном. В дне проколите шилом одно или два небольших отверстия. К противоположному концу трубки припаяйте конец гибкого изолированного провода для соединения элемента в цепь. После этого приступайте к сборке элемента.
Прикрепите цинковый электрод к крышке. В центральное отверстие туго вставьте приготовленную трубку дном вниз так, чтобы ее конец не доходил до дна банки на 5—10 миллиметров. Заполните сосуд прокипяченной и остуженной водой с примесью 5—10% глауберовой соли. Погрузите электроды в воду, закрывая элемент крышкой. Через верхнее отверстие трубки заполните всю ее полость мелкими кристалликами медного купороса. Для нормальной работы элемента потребуется около 200 граммов кристаллического медного купороса. Спустя некоторое время кристаллы медного купороса, растворившись в воде, окрасят нижнюю часть жидкости в темно-синий цвет, тогда как верхняя ее часть останется светлой, прозрачной. Граница между двумя жидкостями обозначится весьма резко. Она должна всегда находиться не ближе 25—30 миллиметров от нижнего края цинка; поэтому сразу нельзя накладывать в трубку слишком много медного купороса.
Перед тем как использовать элемент, замкните его накоротко на два-три часа, то есть соедините между собой провода, идущие от положительного и отрицательного электродов. После этого элемент готов к действию. Если элемент не работает, то уровень медного купороса повышается до тех пор, пока не растворятся все кристаллы медного купороса, находящегося на дне электрода. Когда элемент работает, то раствор медного купороса расходуется и его уровень в сосуде понижается. Можно практически так подобрать диаметр отверстий в дне положительного электрода, что через них будет вытекать столько растворившегося медного купороса, сколько потребуется на время работы элемента. В этом случае уровень медного купороса в сосуде будет постоянным. Верхний раствор в элементе постепенно становится гуще, в результате чего из него начинают выделяться кристаллы. Чтобы не допустить этого, нужно время от времени вычерпывать или отсасывать резиновой «грушей» часть раствора, заменяя его 10-процентным раствором поваренной соли. Стенки сосуда надо смазывать вазелином, чтобы на них не оседали кристаллы соли.
Недостатком элемента Попова является значительный расход цинка, так как он все время должен быть включен в цепь или замкнут накоротко, когда не работает. Огромным достоинством элемента Попова является его непрерывная и безотказная работа весьма продолжительное время. Поэтому такие элементы выгодно применять в телефонной и телеграфной связи,- для питания накала ламп батарейных радиоприемников, в сетях дежурного и аварийного освещения, в цепях сигнализации. Элемент прекращает работу только тогда, когда цинк полностью растворится.
По материалам книги "Пионер-электротехник", Детгиз 1960
Автор П. Стрелков
Рисунки по эскизам автора выполнены М. Симаковым
| 
Поддержать проект
