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.
Имеются три способа соединения элементов в батареи: последовательное, параллельное (рис. 5) и смешанное.
По первому способу элементы соединяются между собой так, что цинковый электрод первого элемента присоединяется к угольному электроду второго. Иначе говоря, «минус» первого элемента соединяется о «плюсом» второго элемента, «плюс» второго соединяется с «минусом» третьего, и т. д. Такое соединение называют последовательным. При последовательном соединении элементов в батарею ее напряжение увеличивается во столько раз, сколько взято одинаковых по напряжению элементов. Это объясняется тем, что напряжение одного элемента как бы складывается с напряжением соседнего и общее суммарное напряжение батареи возрастает. Если, например, каждый элемент имеет напряжение 1,5 вольта, то батарея из 10 последовательно соединенных элементов будет иметь напряжение, равное 1,5х10=15 вольтам.
Рис. 5. Схемы соединения источников тока: а — последовательное; б — параллельное.
При последовательном соединении элементов емкость всей батареи будет равна емкости одного элемента. Внутреннее сопротивление батареи при последовательном соединении равно внутреннему сопротивлению одного элемента, умноженному на число элементов. Величина тока при последовательном соединении элементов определяется по формуле:
I = nE/(R+nr).
В этой формуле I — величина тока в цепи, n — число элементов, Е — напряжение одного элемента, r — внутреннее сопротивление одного элемента, R — сопротивление внешней части цепи.
Нередко элементы соединяют между собой в батареи параллельно. При таком соединении все угольные электроды соединяются между собой, образуя общий положительный электрод, а все цинковые — между собой, образуя общий отрицательный электрод.
