И вторичная батарея, и лейденская банка могут быть заряжены некоторым количеством электричества, а после этого могут быть разряжены. Количество электричества при разрядке почти равно заряду, прошедшему в противоположном направлении. Разница между этими двумя величинами частично объясняется диссипацией. Этот процесс при малых значениях заряда идёт очень медленно, но если заряд превышает некоторую предельную величину, диссипация становится очень быстрой. Ещё одно различие между процессами заряда и разряда возникает из-за того, что после замыкания электродов на время, достаточное для получения кажущегося полного разряда (до полного исчезновения тока), если мы разомкнём электроды на некоторое время, а потом снова замкнём, мы получим второй разряд, идущий в том же самом направлении, что и первоначальный. Это явление называется остаточным разрядом, и оно характерно в равной степени и для лейденской банки, и для вторичной батареи.
Поэтому вторичная батарея в ряде отношений может быть уподоблена лейденской банке. Однако имеются и важные различия. Заряд лейденской банки очень точно пропорционален электродвижущей силе, т. е. разности потенциалов двух поверхностей. Отношение заряда к электродвижущей силе, называемое ёмкостью банки, есть величина постоянная. Соответствующее отношение, которое может быть названо ёмкостью вторичной батареи, растёт с ростом электродвижущей силы.
Ёмкость лейденской банки зависит от площади противоположных обкладок, от расстояния между ними и от природы вещества, разделяющего обкладки, но не зависит от природы самих металлических поверхностей. Ёмкость вторичной батареи зависит от площади поверхности электродов, но не от расстояния между ними, а также зависит от природы поверхностей электродов и от природы находящейся между ними жидкости. Максимальная разность потенциалов между электродами в каждом элементе вторичной батареи очень мала по сравнению с максимальной разностью потенциалов между электродами лейденской банки, и, для того чтобы получить большую электродвижущую силу, нужно использовать батарею, составленную из многих таких элементов.
С другой стороны, поверхностная плотность заряда во вторичной батарее в огромное число раз превышает максимально достижимую поверхностную плотность заряда, которая может быть накоплена на обкладках лейденской банки, настолько, что мистер Варлей 5 описывая устройство конденсатора большой ёмкости, рекомендует ряд золотых или платиновых пластин, помещённых в разведённую кислоту, предпочитая это с точки зрения стоимости конденсатору из. оловянных фольг, разделённых изолирующим материалом.
5 Руководство С. F. Varley, «Electric Telegraphs &с.», Jan. 1860.
Форма, в которой запасается энергия в лейденской банке, представляет собой энергию натяжения диэлектрика, заключённого между проводящими поверхностями. Это состояние натяжения я описал выше под названием электрической Поляризации, указав на известные в настоящее время явления, связанные с этим, состоянием, и отметив неполноту наших знаний о том, что в действительности происходит (см. п. 62, 111).
Форма, в которой запасается энергия во вторичной батарее, есть химическое состояние слоя вещества у поверхности электродов, образованного ионами электролита и веществом электродов; характер связи между этими компонентами меняется от химического соединения до поверхностной конденсации, механического соединения или простого соседства.
Эта энергия сосредоточена вблизи от поверхности электродов, а не во всем объёме электролита. Форма, в которой существует эта энергия, может быть названа электролитической поляризацией.
После сравнительного изучения вторичной батареи и лейденской банки изучающему полезно было бы вернуться к сравнению вольтовой батареи с каким-нибудь видом электрической машины, наподобие той, которая описана в п. 211.
Мистер Варлей недавно 6 нашёл, что для платиновой пластинки, помещённой в разведённой серной кислоте, ёмкость одного квадратного дюйма заключена в пределах от 175 до 542 микрофарад и выше и что с ростом электродвижущей силы ёмкость возрастает, имея значение 175 при 0,02 от электродвижущей силы элемента Даниэля и 542 при 1,6 от электродвижущей силы элемента Даниэля.
6Proc. R. S., Jan. 12, 1871. Описание других исследований на эту тему см. в Wiedemanns Elektrizität, Bd. II, р. 744-771.
Но сравнение лейденской банки со вторичной батареей можно провести ещё дальше, как это было сделано в следующем эксперименте, который провёл Буфф (Buff) 7. Стекло лейденской банки может удерживать заряд только тогда, когда оно холодное. При некоторой температуре ниже 100°С стекло становится проводником. Если поместить в сосуд со ртутью пробирку, содержащую ртуть, и соединить один электрод со ртутью внутри, а другой - со ртутью вне пробирки, то полученное устройство представляет собой лейденскую банку, которая будет держать заряд при комнатных температурах. Если подсоединить электроды к выводам вольтовой батареи, то, пока стекло холодное, тока не появится. Но если это устройство медленно нагревать, то появится ток, который будет быстро возрастать по мере роста температуры, хотя стекло остаётся на вид столь же твёрдым, как всегда.