Některé kapaliny se chovají jako izolant (například destilovaná voda), jiné vedou elektrický proud (roztok soli ve vodě, kyseliny), ty pak nazýváme elektrolyty. Aby kapalina vedla elektrický proud, musí obsahovat nosiče náboje - ionty. Nosiče kladného náboje se nazývají kationty, nosiče záporného náboje anionty. Například rozpuštěním soli NaCl ve vodě vzniknou procesem zvaným disociace kationty Na⁺ a anionty Cl^-.

Pokud do tohoto roztoku ponoříme elektrody připojené ke zdroji (katodu spojenou se záporným a anodu s kladným pólem), kladně nabité kationty jsou přitahovány ke katodě (-) a záporně nabité anionty k anodě (+). Přesun iontů představuje elektrický proud. Když ionty dorazí k elektrodám, zreagují a buď se usadí na elektrodě, nebo se vyloučí jako plyn - tento jev se nazývá elektrolýza.

Využití elektrolýzy:

Anodické obrábění

Princip anodického obrábění

Elektrolytické pokovování

Princip elektrolytického pokovování

Eloxování

Princip eloxování

Elektrolýzou lze také vyrábět čisté kovy (na katodě se vysrážejí čisté kovy z taveniny nebo roztoku soli), nebo generovat čisté plyny.

Chemické zdroje ss proudu

Kov ponořený do elektrolytu s ním bude reagovat.
Méně ušlechtilé kovy (například zinek) se rozpouštějí a do elektrolytu přecházejí kationty kovu, které jsou přidržovány u povrchu elektrody přebytkem elektronů, které v ní zůstaly. Mezi dvojvrstvou tvořenou elektrolytem obsahujícím kladné kationty a povrchem elektrody, ve které je přebytek elektronů, vznikne elektrochemické napětí. Elektroda má vůči elektrolytu záporný potenciál.

Ušlechtilé kovy se nerozpouštějí, ale reagují s kationty v elektrolytu a vylučují z něj pevné látky, do kterých předávají volné elektrony, kterých potom mají nedostatek. Elektroda má vůči elektrolytu kladný potenciál.

Elektrochemické napětí, které se vytvoří na elektrodě v elektrolytu s roztokem soli tohoto kovu, se měří vůči vztažné vodíkové elektrodě, která má potenciál nulový. Podle hodnot elektrochemického napětí byly kovy (a další látky) seřazeny do elektrochemické řady:

Kovy méně ušlechtilé se v elektrolytu budou více rozpouštět a budou odebírat elektrony z aniontů, takže mají záporný potenciál. Kovy ušlechtilejší se méně rozpouští a naopak předávají elektrony kationtům v elektrolytu, takže mají kladný potenciál.

Galvanický článek

Vybereme-li pro elektrody dva různé kovy a ponoříme je do elektrolytu, každá elektroda vytvoří dvojvrstvu s odpovídající hodnotou elektrochemického napětí. Pokud uzavřeme obvod vodičem, napětí obou elektrod se sečtou a obvodem bude protékat proud, který je ve vnějším vodiči tvořen přesunem volných elektronů a v elektrolytu přesunem iontů i chemickými reakcemi na elektrodách. Zplodiny těchto reakcí pokrývají elektrody a po určitém čase způsobí snížení napětí. Tento nepříznivý jev se odstraňuje další chemickou látkou - depolarizátorem, který reaguje se zplodinami a tak zabraňuje jejich usazování na elektrodách.

Voltův článek. Rozpuštěním (disociací) kyseliny sírové vzniknou anionty SO₄^- a kationty H₂⁺. U zinkové elektrody dochází k rozpouštění materiálu do elektrolytu, v elektrodě zůstává přebytek elektronů, do elektrolytu se přesouvají kationty zinku. U mědené elektrody dochází k předávání elektronů do kationtů vodíku, čímž vznikají usazeniny neutrálních molekul vodíku, které obalují elektrodu.

Základní parametry článků

Napětí

Napětí článku se během používání mění, nový (nabitý) článek má napětí naprázdno typicky o 1 desetinu vyšší hodnotu, než je deklarováno výrobcem. Při vybíjení napětí článku klesá a podle jeho aktuální hodnoty lze odhadovat zbývající kapacitu.

Vnitřní odpor

Určuje pokles napětí při zatížení a během vybíjení článku roste.

Kapacita

Udává jak dlouho bude článek schopen dodávat elektrický proud. U menších článků se udává v mAh.

Energie

Udává kolik energie je v článku uloženo.

Primární (suché) články

Pro napájení nejrůznějších přenosných zařízení se využívají suché články (elektrolyt je zahuštěn do formy gelu nebo pasty).

Nejběžnějším typem je článek se zinkovým obalem a uhlíkovou tyčinkou obalenou burelovou pastou zajišťující depolarizaci (oxid manganičitý). Pasta je napuštěna elektrolytem (chloridem zinečnatým). Napětí tohoto článku je 1,5V.

Kvalitnější jsou alkalické články, které mají větší kapacitu a menší vnitřní odpor. Místo kyseliny je zde použit louh (hydroxid draselný).

Oba typy suchých článků obsahují pro přírodu nebezpečné látky, proto se s nimi musí nakládat jako s nebezpečným odpadem a po vybití je recyklovat (spotřebitelé je odevzdávají na sběrných místech).

Sekundární články - akumulátory

Sekundární články využívají vratné chemické reakce. Nabíjením se v článku vytváří chemické sloučeniny, vybíjením se chemické sloučeniny rozpouštějí.

Jako náhrada za suché články se používají akumulátory NiCd, NiMH, které mají nižší napětí 1,2V, snesou ale větší zatěžovací proudy a mají i vyšší kapacitu.

Olověný akumulátor má napětí článku 2V a snese nárazově velké proudy (používá se jako startovací baterie pro automobily).

Akumulátory Li-Ion a Li-Pol mají vyšší napětí 3,6V nebo 3,7V ale používají vysoce hořlavé Lithium a jsou citlivé na správné používání - nesmí se přebít, ani příliš vybít a nesmí se zahřát na vysokou teplotu - což by vedlo ke zničení akumulátoru (případně k požáru). Takže každá samostatná baterie má zabudované kontrolní elektronické obvody, případně má tyto obvody zařízení, které je touto baterií napájeno. Kontrolní obvody chrání proti přebíjení (maximální napětí nesmí překročit 4,2/4,3V), přílišnému vybíjení (minimální napětí nesmí klesnout pod 2,5V) nebo přehřátí článku. Například baterie v mobilu má tři vývody: +, - a vývod teplotního čidla (termistoru), elektronika mobilu řídí nabíjení baterie a také vypne mobil, když je napětí baterie příliš nízké nebo má baterie nebezpečně vysokou teplotu.

I akumulátory obsahují pro přírodu nebezpečné látky, proto se s nimi musí nakládat jako s nebezpečným odpadem a pokud už nemají dostatečnou kapacitu, musí se recyklovat (spotřebitelé je odevzdávají na sběrných místech).

Přehled nejběžnějších typů článků (baterií)

Primární (nedobíjecí) články
Zinko-uhlíkové 1,5V používají se v zařízeních s potřebou okamžitého a většího výkonu - hračky, přístroje pro domácnost...	Alkalické 1,5V a 9V používají se v zařízeních s menším odběrem a potřebou dlouhé výdrže - dálkové ovladače, budíky, meteostanice...	Lithiové 1,5V nahrazují suché články především v zařízeních s větším odběrem - digitální fotoaparáty, hračky, nebo v zřízeních s potřebou dlouhé výdrže... Mají zanedbatelné samovybíjení a větší kapacitu i teplotní rozsah od -40°C do 60°C, ale jsou několikanásobně dražší. Obsahují ochranu proti zkratu a přehřátí - kvůli nebezpečí vzplanutí.	Lithiové 3V vzhledem k zanedbatelnému samovybíjení se používají v zařízeních s malým odběrem, kde musí vydržet dlouho - nejčastěji na základních deskách PC, v dálkových ovladačích, malých přístrojích...

Sekundární (dobíjecí) články - Akumulátory
Olověné 2V vyrábí se jako baterie nejčasteji ze 3, 6, 12 článků s výsledným napětím 6, 12 a 24V- vzhledem k odolnosti k velkým zatěžovacím proudům, velké kapacitě ale i hmotnosti se používají v automobilech, záložních zdrojích...	NiMH 1,2V (NiCd) 1,2V dobíjecí článek jako náhrada za suché články, používá se v hračkách, přístrojích pro domácnost, digitálních fotoaparátech... Má větší kapacitu ale také větší samovybíjení (NiCd se kvůli pro přírodu nebezpečnému Kadmiu už nevyrábí).
Li-Ion 3,6/3,7V mají velkou kapacitu při malých rozměrech, používají se v mobilních telefonech, powerbankách, digitálních fotoaparátech, RC hračkách (automobily, roboti)... Často se skládají do baterií používané v přenosných počítačích, elektrickém nářadí, elektromobilech... Nemají paměťový efekt (lze je kdykoliv dobíjet) ale špatně snáší velké vybití (musí se včas vypnout)a nesmí se přebít (hrozí nebezpečí vzplanutí).	Li-Pol 3,6/3,7V maji podobné vlastnosti jako Li-Ion, ale mohou být vyrobeny v libovolném tvaru (i velmi tenké) a mají nižší hmotnost - používají se v mobilních telefonech, tabletech nebo RC hračkách (drony, vrtulníky)

Palivové články

Moderním typem chemických zdrojů jsou palivové články, které vyrábí elektrickou energii oxidací ("spalováním") chemických látek například vodíku a kyslíku. K jedné elektrodě se přivádí palivo (vodík) a ke druhé okysličovadlo (kyslík), elektrody jsou odděleny membránou nebo elektrolytem. Odpadní látkou je zde voda. Napětí palivového článku bývá 1,2 V. Bohužel tyto články používají jako katalyzátory drahé kovy (platina) a skladování vodíku pro jejich činnost je velmi problematické.

Pro nenáročné aplikace se vyrábí palivové články s malými výměnnými zásobníky vodíku například pro napájení USB zařízení.

Vedení proudu v plynech

Plyny jsou nevodivé - chovají jako izolanty. Aby plynem mohl protékat elektrický proud, musí být ionizovaný - musí v něm být rozptýleny nosiče náboje - ionty.

Ionizace plynu může vzniknout vlivem silného elektrostatického pole například mezi dvěma elektrodami, nebo působením tepla či nějaké formy záření.

V zionizovaném plynu může vzniknout výboj, který lze z hlediska trvání rozdělit na dva typy:

• nesamostatný výboj - trvá pouze dokud působí zdroj ionizace.
• samostatný výboj - vysoká teplota plynu zahřátého výbojem zajistí vlastní ionizaci plynu

Voltampérová charakteristika výboje

Pokud na plyn působí zdroj ionizace (teplo, záření), při malém napětí na elektrodách většina vytvořených iontů opět zanikne rekombinací ještě než doletí k elektrodám, takže proud je malý. S rostoucím napětím se pohyb elektronů zrychluje, až při napětí nasycení U_S všechny vytvářené ionty dorazí k elektrodám a předají svůj náboj (zneutralizují se). Pokud napětí dále roste, další ionty nepřibývají a proud je stále stejný. Při hodnotě zápalného napětí U_Z začnou rychle se pohybující elektrony při srážkách s neutrálními molekulami vytvářet nové ionty a výboj se stane samostatným. Vysoce ionizovaný plyn v samostatném výboji se nazývá plazma.

Elektrický výboj - jiskra (blesk)

Jiskra je krátkodobý výboj, který vznikne vytržením elektronů z molekul plynu (vzduchu) velmi vysokým napětím. Tím vzniknou kladné ionty, které jsou přitahovány k záporné elektrodě, vytržené elektrony jsou přitahovány ke kladné elektrodě a cestou se sráží s molekulami vzduchu a vyráží z nich další elektrony. Až se vytvoří dostatečné množství iontů, přeskočí jiskra.

Využití elektrické jiskry:

Zapalovací svíčka

Jiskra na elektrodách svíčky

Elektrojiskrové obrábění

Vyřezáno

Elektrický oblouk (plazma)

Elektrický oblouk (samostatný dlouhotrvající výboj) vznikne mezi elektrodami i s nízkým napětím, pokud dojde k zahřátí plynu mezi nimi na vysokou teplotu, která udrží plyn zionizovaný.
Elektrický oblouk vzniká také mezi kontakty vypínače při rozpojování obvodů, kde způsobuje opalování kontaktů a musí se včas zhasit.
Plazma je vysoce zionizovaný plyn v elektrickém oblouku s vysokou teplotou, který lze pomocí trysky směrovat na svařovaný nebo řezaný matereiál.

Využití elektrického oblouku:

Svařování obloukem

Svařování v ochranné atmosféře

Tavící oblouková pec

Řezání plazmou

Korona, doutnavý výboj

Korona vzniká na ostrých hrotech a hranách za normálního tlaku vzduchu. Způsobuje ztráty na vedení vysokého napětí.

Doutnavý výboj vzniká za sníženého tlaku plynu při nízkých teplotách. Podle druhu plynu dochází k tvorbě různobarevného světla.

Využití doutnavého výboje:

Kontrolky - doutnavky

Neonové trubice

Úsporné žárovky

Zářivky

RTG lampa

UV lampa

Výbojka

Úprava smáčivosti povrchu plastů koronou

Vedení proudu ve vakuu

Vakuum je izolant, neobsahuje žádné částice ani ionty, které by vedly proud. Pokud ale zápornou elektrodu (katodu) dostatečně nahřejeme, volné elektrony se vytrhnou (difundují) z povrchu katody a kladná elektroda (anoda) je může přes prázdný prostor přitáhnout.

Využití vedení proudu vakuem:

Elektronka

Elektronový mikroskop

Snímek z el. mikroskopu