电池充电原理大揭秘：如何让电流倒过来流动？

电池充电原理大揭秘：如何让电流倒过来流动？

首先我们来了解一下充电的原理，我们使用的电池一般分为两类：一类是一次性电池，比如干电池，顾名思义，这种电池只能使用一次，电量耗尽后就只能丢弃，不能重复使用；另一类是可充电电池，电量耗尽后可以通过充电器进行充电，可以重复使用多次。

那我们怎样才能给电池充电呢？我们先来看一下电池放电的过程。想想看，不管什么电路，只要是用电能的，也就是电池给外界供电的，都有一个共同点：电都是从电池的正极流出来的，经过外电路之后，又回到电池的负极。充电是放电的逆过程，所以想必你已经猜到了：只要你想办法让电流反向流动——从电池的正极流入电池，从负极流出——就可以给电池充电，事实也确实如此。

那么怎样才能让电流反向流动呢？我们先来思考一个问题：电为什么会流动呢？如果导线中的电荷没有接上电源，它就不会流动，基本会停留在原地；一旦接上电源，每个电荷都会受到一个压力，所有的电荷都会在这个压力之下被迫沿着导线往一个方向流动，就形成了电流。这个压力就是电压，所以当外电路保持不便时，电压越大，电流就越大。

当电池连接到电路时，它会迫使电线中的电荷流动。但我们如何才能让电荷逆流呢？只有一种方法：在电荷的反方向施加更大的压力，以将其“推”回去！最简单的电路如图 1 所示。

1号电池的“意志”是让电流顺时针流动；2号电池的“意志”是让电流逆时针流动。但是2号电池的电压比1号电池低，2号电池“有意志没实力”，只好听“老板”的，让电流顺时针流动。谁说“实力”大呢？对1号电池来说，是放电；对2号电池来说，是充电。这就是2号电池的充电电路。当然，前提是2号电池必须是充电电池，如果2号电池是一次性电池，是不可能给它充电的。现在市面上有一种给手机电池充电的应急装置，在没有市电的情况下，买几节干电池就可以给手机电池充电。其实就是上面的原理。哈哈，再简单不过了，不知道那玩意要多少钱。 如果你花了很多钱去买它，那么，去哭吧......

上图是实用的电路图吗？嗯，还不是，还差一点点。我们已经知道，只要让电流倒流进电池里，就可以给电池充电。那么完全充满电需要多长时间呢？我想你也可以想象：电流越大，充电越快，时间越短。但问题是，就像其他设备一样，如果电流过大，就会烧坏电池。电池也有一个能承受的最大电流，不管是充电还是放电。也就是说，充电太快会损坏电池，放电太快也会损坏电池。因此，我们还需要限制充电电流的大小。怎么限制呢？串联一个电阻就可以了。如图2所示

上面说的那个用干电池给手机应急充电的东西我没见过，所以不知道具体电路是啥。我猜就是上面的电路。如果它有防止电池反接损坏的功能，那就再串联一个二极管。如果没有，就是上面的电路！免责声明：我猜的。你买了那个东西吗？如果买了，今天哭了吗？如果没有，再哭……

电阻可以用来限制充电电流的大小，从而保护电池。那么充电电流应该调到多大呢？这跟电池的容量有关。电池的容量是多少呢？通俗地说，就是电池能容纳的电能大小，通常用“安培小时”来表示，用AH来表示。如果电池的容量是2安培小时，就意味着如果以2安培的电流对电池进行放电，可以持续放电1小时。标准的充电方式是使用电池容量1/10的电流充电10小时。对于2AH容量的电池，标准的充电方式是使用0.2安培的电流持续充电10小时。

现在我们知道了充电的原理和如何充电，那么还有一个问题：给电池充电的电从哪里来的呢？一般来说，我们用的是220v的市电。那么我们能不能直接把220v的市电接到充电电池上呢？当然不行，不仅因为市电是交流电，不能直接用来充电；更重要的是它的电压太高了，如果接到电池上，瞬间就会损坏电池。所以我们首先要想办法把电压降下来，用到的就是下图所示的元件——变压器。其实变压器的结构很简单，如图3所示。

两个线圈绕在同一个铁芯上。如下图所示，这是变压器结构示意图。中间是一根铁棒，上面绕着两个线圈。当其中一个线圈接交流电时，另一个线圈就会感应出相同频率的交流电。两个线圈两端交流电压之比等于线圈匝数之比。比如一个线圈有2200匝，接220v交流电；另一个线圈有220匝，那么两端输出电压就是22v。当然，下图只是示意图，实际的变压器为了获得更好的性能，采取了一些措施，比如用多个硅钢片相互重叠，代替中间的铁芯。我们暂时不用细说，只要理解就行。图4

下图是比较实用的充电电路，图中左侧新增的符号是变压器，用字母“T”表示，其他的大家应该都比较熟悉了。电路原理是：220v交流电经变压器降压后经全波整流电路变成直流电给充电电池充电，电阻R可以调节充电电流的大小。图5

不同厂家生产的镍镉电池容量有大有小，购买时要注意电池包装，上面会有标注，下面我们以常用的镍镉电池充电电路设计为例，详细讲解各种元器件的选择。

首先我们来看变压器，镍镉电池充满电后电压大概在1.35v左右，所以充电器的输出电压只需要比1.35v稍微高一点就可以了，而这个电压的大小是由变压器的输出电压决定的。那么我应该买什么规格的变压器呢，是买220v转1.5v的还是买220v转3v的呢？后者。前者不但不好买，而且不能给电池充电。为什么呢？我们仔细分析一下电路就清楚了。不管变压器出来的电流怎么流（记住：变压器输出的是交流电），都要经过两个二极管。 前面我们说过，硅材料制成的二极管即使正向导通也会有0.7v左右的电压损失，所以两个二极管都是1.4v，再加上充电电池两端1.35v左右的电压就是2.75v，所以我们不能用1.5v的变压器，它的电压不够，只能用3v的；

其次算一下电流。这个好像没什么好说的，容量嘛，电流就是它的十分之一，45mA；

接下来计算电阻。变压器输出电压3v，减去电池上的电压1.35v，减去两个二极管上的电压1.4v，剩下的电压是0.25v，这也是加在电阻上的电压。由于电阻和电池是串联的，所以电流是一样的，也是45mA。因此，电阻

R=0.25V÷0.045A＝5.55Ω

其实没有这个阻值的电阻，所以选了一个5.6Ω的电阻。“为什么没有5.55Ω的电阻？”想想看，如果每个整数值都有一个电阻，那会有多少个1Ω、2Ω、3Ω……100MΩ……！所以，标准电阻的阻值只有几个值，但这些已经足够了。详情见附表。[页]

电阻不仅仅是电阻测量的参数，还有功率。计算电阻消耗的功率

P=IxIxR=0.045x0.045x5.6=0。

我们常用的插件电阻是0.25W的，这个功率是绰绰有余的。切记：选择电阻时，不仅要考虑阻值，还要考虑其功耗。如果选择的电阻实际功率比计算功率小很多，通电不久就会烧毁、冒烟。切记！

流过二极管的电流自然是45mA，用吧，还记得多少电流吗？1A，够了。

总结一下：选择一个220v转3v的变压器，一个二极管，一个5.6Ω0.25W的电阻，按照上图连接好，充电器就做好了。