배터리의 작동원리
배터리를 구경한 적이 있다면 두 개의 전극을 보았을 것이다. 단자 하나에는 +(양극), 다른 하나에는 -(음극) 표시가 되어 있다. AA나 C, D전지 배터리에서는 배터리 양끝이 전극이다. 큰 자동차 배터리에서는 원통형으로 만들어진 두 개의 무거운 납이 단자 역할을 한다. 전자는 배터리의 음극 전극에 모인다. 배터리 안에서는 화학 작용으로 전자가 만들어지는데, 전자가 만들어지는 속도(배터리의 내부저항)가 전극 사이를 얼마나 많은 전자가 흐를 수 있는지를 조절한다. 화학반응이 일어나기 위해서는 전자는 전선을 통해 음극에서 양극으로 흘러야만 한다. 이것이 배터리가 1년 동안이나 선반에 얹혀 있다가도 많은 전기를 만들 수 있는 이유이다. 만일 전자가 음극에서 양극으로 흐르지 않는다면 화학반응은 일어나지 않는다. 전선을 연결할 때 이런 반응이 시작된다.
최초로 만든 사람
최초의 배터리는 1800년에 알레산드로 볼타가 만들었다. 볼타는 소금물에 적신 종이를 사이에 두고 아연과 은을 교대로 쌓아서 배터리를 만들었다. 이 배열을 볼타의 전퇴라고 한다. 이 전퇴의 맨 위와 아래를 전선으로 연결하면 전압과 전류를 측정할 수 있다. 이 전퇴는 원하는 만큼 쌓을 수가 있는데, 한 층이 높아질 때마다 일정 양의 전압이 상승한다. 각 층은 약 1 볼트를 만들기 때문에 10층을 쌓아 올리면 10 볼트를 가진다.
배터리의 배열
배터리를 사용하는 대부분의 물건에서는 한 번에 배터리(혹은 셀) 하나만 사용하는 경우는 거의 없다. 보통 보다 높은 전압을 얻기 위해서 여러 배터리를 직렬로 연결하거나 혹은 보다 센 전류를 위해서 병렬로 연결해서 사용한다. 직렬 배치에서는 전압이, 병렬 배치에서는 전류가 커진다. 보통 배터리를 구입하면 포장에 배터리의 전압과 전류가 표시되어 있다. 예를 들면 디지털카메라에 필요한 배터리는 보통 1.25 볼트, 650 밀리암페어-시간이 표시된 니켈카드뮴 배터리 네 개다. 650밀리 암페어-시간이란 한 시간에 650밀리 암페어를 공급할 수 있는 배터리를 의미한다. 어느 정도는 밀리암페어-시간을 일정 비율로 바꿀 수 있는데, 이 배터리의 경우 두 시간 동안 325밀리 암페어를 공급하거나 30 동안에 1,300밀리 암페어를 공급하게 할 수 있다. 그러나 이런 비율은 모두 다 가능한 것은 아니다. 왜냐하면 모든 배터리는 공급할 수 있는 최대 전류가 정해져 있기 때문이다. 암페어-시간의 표시를 보면 배터리가 일정 전류를 사용할 경우 어느 정도나 오래 지속될 수 있을지 가늠할 수 있다. 만일 이 배터리 네 개를 직렬 배열로 연결한다면 650밀리 암페어-시간의 전류에 5(1.25✕4) 볼트의 전압을 얻을 수 있다. 그러나 이것을 병렬 배열로 연결한다면 2,600(650✕4) 밀리암페어-시간의 전류에 1.25 볼트의 전압을 얻을 수 있게 된다.