Ионистор
суперконденсатор
Это понятие впервые встречается на программе «Электроника, программирование и инженерная практика» — примерно 13-14 лет (7-8 класс).
Сверхъёмкий конденсатор: заряжается от источника за секунды и потом сам питает схему — но недолго, запас энергии у него меньше, чем у батарейки.
Ведро против бочки с тонким краником: ведро (ионистор) наполнишь и выльешь за секунды, но бочка (аккумулятор) вмещает куда больше воды.
Зарядить ионистор от батарейки за несколько секунд и засечь, сколько он питает светодиод с резистором; повторить с обычным конденсатором и сравнить времена.
Конденсатор сверхбольшой ёмкости: единицы и десятки фарад против микрофарад у обычных. Быстро принимает и отдаёт заряд, служит сотни тысяч циклов, но напряжение одной ячейки мало — около 2,5–2,7 В (школьные ионисторы на 5,5 В — две ячейки подряд). Применяют как резервное питание памяти и часов и как буфер для пиковых токов.
Засечь, за сколько секунд ионистор 1 Ф заряжается через резистор, и сравнить время его разряда на светодиод с конденсатором 1000 мкФ; объяснить разницу через ёмкость.
Электрохимический конденсатор с двойным электрическим слоем: ёмкость — от долей до тысяч фарад при напряжении ячейки 2,5–2,7 В; для большего напряжения ячейки соединяют последовательно с балансировкой. Удельная энергия на порядок ниже, чем у литиевых аккумуляторов, зато удельная мощность выше: заряд за секунды, ресурс — сотни тысяч циклов. Ниша — буфер пиковых токов и резервное питание; саморазряд заметно больше, чем у аккумулятора.
Посчитать энергию ионистора 1 Ф 5,5 В по E = C·U²/2 (≈15 Дж), сравнить с запасом пальчиковой батарейки (порядка 10 кДж) и объяснить, почему ионистор не заменит её в фонарике.
Частое заблуждение
«Ионистор — это просто аккумулятор получше». Нет: энергии он хранит в сотни раз меньше батарейки того же размера; зато заряжается за секунды и выдерживает сотни тысяч циклов.