इलेक्ट्रॉन परिपथात कसे फिरतात? 🎷

बॅटरी किंवा सेलला 🔋 विद्युत तार  जोडल्यावर इलेक्ट्रॉन ऋण टोकाकडून धण टोकाकडे '➕ ve' जातात, पण जर वायर सेलला जोडलेली असेल तर सेलमध्ये धन टोकाकडून ऋण टोकाकडे '➖ ve' इलेक्ट्रॉन जातात का? म्हणजेच ऋण प्रभारित इलेक्ट्रॉन धन टोकाकडून ऋण टोकाकडे (सजातीय प्रभार) जातात का?  किंवा धन टोकापर्यंत आलेले इलेक्ट्रॉन तेथेच साचून राहतात का?

 तारेतून इलेक्ट्रॉन वाहन व बॅटरीत विद्युत धारेची निर्मिती या क्रिये मागे भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्र या दोन्ही संकल्पना एकत्र काम करतात.

स्पष्टीकरण: इलेक्ट्रॉन धन टोकावर जमा होऊन साचून राहत नाहीत. त्याऐवजी, सेलच्या आत होणाऱ्या रासायनिक प्रक्रियेमुळे (Chemical Reaction) हे इलेक्ट्रॉन वापरले जातात आणि ऋण टोकावर नवीन इलेक्ट्रॉन तयार होतात.

१. सेलच्या बाहेरील बाजूस (वायरमध्ये) जेव्हा तुम्ही वायरद्वारे एखादा परिपथ (Circuit) पूर्ण करता, तेव्हा: सेलच्या ऋण टोकावर (Negative Terminal) इलेक्ट्रॉन्सचा भरणा (Excess) असतो.

धन टोकावर (Positive Terminal) इलेक्ट्रॉन्सची कमतरता असते.

यामुळे वायरमध्ये इलेक्ट्रॉन्स ऋण टोकाकडून धन टोकाकडे वाहू लागतात आणि विद्युतधारेची (Current) निर्मिती होते.

२. सेलच्या आत नेमके काय घडते? (इलेक्ट्रॉन का साचत नाहीत?)

जेव्हा वायरमधून आलेले इलेक्ट्रॉन धन टोकावर पोहोचतात, तेव्हा सेलच्या आत रासायनिक प्रक्रिया (Oxidation-Reduction Reaction) सुरू होते:

धन टोकावर (Cathode): बाहेरून आलेले इलेक्ट्रॉन धन टोकावरील रसायनाद्वारे शोषून (Consume) घेतले जातात. त्यामुळे तिथे इलेक्ट्रॉन्सचा साठा न होता ते लगेच रासायनिक प्रक्रियेत वापरले जातात.

ऋण टोकावर (Anode): त्याच वेळी, सेलच्या आतील रासायनिक प्रक्रियेमुळे ऋण टोकावर नवीन इलेक्ट्रॉन्स सतत मुक्त (Release) होत असतात.

३. सेलच्या आत इलेक्ट्रॉन वाहतात का?

नाही, सेलच्या आत प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन धन टोकाकडून ऋण टोकाकडे जात नाहीत.

वायरमध्ये इलेक्ट्रॉन्स e- वाहतात.

पण सेलच्या आत असलेल्या द्रवातून किंवा रसायनातून (Electrolyte) आयन (Ions) वाहतात.

धन आयन (Cations) धन टोकाकडे जातात (जिथे ते इलेक्ट्रॉन स्वीकारतात).

ऋण आयन (Anions) ऋण टोकाकडे जातात (जिथे ते नवीन इलेक्ट्रॉन तयार करतात).

यामुळे एक संपूर्ण बंद परिपथ (Closed Loop) तयार होतो.

मग सेल कधी 'डिसचार्ज' (Discharge) होतो?

सेलच्या आत ठराविक प्रमाणातच रसायने असतात. जोपर्यंत रासायनिक प्रक्रिया चालते, तोपर्यंत धन टोकावर आलेले इलेक्ट्रॉन शोषले जातात आणि ऋण टोकावर नवीन इलेक्ट्रॉन तयार होतात.

जेव्हा सेल 🪫मधील रसायने संपतात (Chemicals get exhausted), तेव्हा ही प्रक्रिया थांबते. इलेक्ट्रॉन्सचा प्रवाह बंद होतो आणि आपण म्हणतो की "सेल संपला आहे (किंवा बॅटरी डिस्चार्ज झाली आहे)."