Thursday 19 January 2017

电池的由来

人们最初由物体间的摩擦 发现了能够产生『静电』。
十七世纪末时,人们发现将 玻璃瓶内外贴上两不相接金属片,
可以储存产生的电荷,也就是所谓的 来顿瓶。人们发现储存的电荷会『电』人体,于是开始以其他动物当实验品。1780年时 义大利 Luigi Galvani 发现以不同金属触及死去的青蛙时,青蛙会 抖动。他认为发现了新的电源—动物电。另一位义大利人 Volta 则认为 电的来源不是青蛙,是不同的金属接触所造成,青蛙只是让我们知道电流通过的『电流计』而已。

由于体认到 舌头很灵敏,于是将自己的舌头取代青蛙,
将两不同金属接触于舌头两端,果真感觉由电流流过。
而且只要金属一直接触,则电流会源源不绝的产生。
(他当时使用 锡和金或银,但是用铝和银效果将更好)。


伏打所制作的 湿式电池,将两不同金属置于电解液中。
是现代汽车电池的前身。





电池的工作原理:
当两种不同的金属浸于 电解液中时,便形成一个电池。
储存于原子间的化学能 藉由化学反应转换为电能。



动动手试试看 :
1. 将 锌和铜片放置于 盐水中,当输出电流约 0.7mA时, 实际输出电压约 0.6V。
若是加些醋 可使得电压增至约 0.9V(让更多离子 溶入电解液中)。
不妨找个小喇叭,将铜条接于喇叭一端,当锌片碰触喇叭另一端时会发出声音。
断断续续的接触,试试看!
2. 将铅笔插入 柠檬中,同时插入表面镀 锌的铁钉,将可产生约 0.7V (0.5mA)的输出。
试试 回纹针 ,改换 葡萄柚 甚至 酸的泡菜。





电池所采用的元素 决定输出的电压,电池的大小则决定输出的最大电流。一般的干电池的电动势约 1.5V,水银电池电动势约1.4V,一组铅蓄电池则输出电动势为2.0V。可以将多组的电池串接以获得更高的输出电压。


干电池
水银电池

通常 1.5V AA型的电池 能提供 0.6Ahr(安培小时),D型电池约 3Ahr的输出。
也就是D型电池若提供0.3A电流 则约可连续使用 10小时,
若输出为 0.1A则可用 30小时。
但是不可能于 0.01小时内,输出 300A的电流。
电池不容易在很短时间内提供电荷。
(电容则容易于短时间内提供电荷,但是却不容易提供大量电荷)。
由于电池容易产生氢离子,当过量时会形成极化效应 polarization(产生电场)
不利于电荷的流动。现今的干电池多加上氧化物以降低氢离子的浓度。
电池放电的速度取决于 解除极化效应的反应,消除一直产生的氢离子。

是否注意到连续使用的手电筒, 关掉休息一下子后 打开瞬间会更亮。
水银电池本身具有较良好去除极化效应的能力,因此适用于长时期使用的工具。

汽车用的电池储存的能量约 0.5kWhr, 大概可提供 40Ahr的能力(输出 12V)。


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