人們發現儲存的電荷會『電』人體,於是開始以其他動物當實驗品。
1780年時 義大利 Luigi Galvani 發現以不同金屬觸及死去的青蛙時,
青蛙會 抖動。他認為發現了新的電源—動物電。
另一位義大利人 Volta 則認為 電的來源不是青蛙,
是不同的金屬接觸所造成,青蛙只是讓我們知道電流通過的『電流計』而已。
由於體認到 舌頭很靈敏,於是將自己的舌頭取代青蛙,
將兩不同金屬接觸於舌頭兩端,果真感覺由電流流過。
而且只要金屬一直接觸,則電流會源源不絕的產生。
(他當時使用 錫和金或銀,但是用鋁和銀效果將更好)。
![]() 上圖是 伏打 Volta 所自製的 乾式電池單元。 很多個單元串接一堆後 便形成 所謂的 伏打堆 (如下左圖)。 ![]() |
![]() 伏打所製作的 濕式電池,將兩不同金屬置於電解液中。 是現代汽車電池的前身。 |
當兩種不同的金屬浸於 電解液中時,便形成一個電池。
儲存於原子間的化學能 藉由化學反應
轉換為電能。
在右上圖中:
硫酸 H2SO4會腐蝕
銅電極,於是銅離子 Cu++會溶入電解液中。
形成 帶負電的 銅電極 。
但是 鋅 Zn 比 銅 Cu 更容易腐蝕(溶入更大量的
Zn++)。
留下帶更多負電的 鋅電極。
銅電極的電位比電解液H2SO4
低,但是
鋅電極 電位更低很多。
於是銅與鋅 兩電極間形成電位差。
下表是解離不同金屬所需的電位差(於25℃時)。正負號標示相對於 氫的電位。
元素 | 鋰 | 鉀 | 鈉 | 鋁 | 鋅 | 鐵 | 錫 | 鉛 | 銅 | 汞 | 銀 | 鉑 | 金 |
電位V | -3.0 | -2.9 | -2.7 | -1.7 | -0.76 | -0.44 | -0.14 | -0.13 | +0.34 | +0.80 | +0.80 | +1.2 | +1.3 |
1. 將 鋅和銅片放置於 鹽水中,當輸出電流約 0.7mA時, 實際輸出電壓約
0.6V。
若是加些醋 可使得電壓增至約 0.9V(讓更多離子 溶入
電解液中)。
不妨找個小喇叭,將銅條接於喇叭一端,當鋅片碰觸喇叭另一端時
會發出聲音。
斷斷續續的接觸,試試看!
2. 將鉛筆插入 檸檬中,同時插入表面鍍 鋅的鐵釘,將可產生約 0.7V (0.5mA)的輸出。
試試 迴紋針 ,改換 葡萄柚 甚至 酸的泡菜。
![]() 乾電池 |
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通常 1.5V AA型的電池 能提供 0.6A-hr(安培-小時),D型電池約 3A-hr的輸出。
也就是D型電池若提供0.3A電流 則約可連續使用 10小時,
若輸出為 0.1A則可用 30小時。
但是不可能於 0.01小時內,輸出 300A的電流。
電池不容易在很短時間內提供電荷。
(電容則容易於短時間內提供電荷,但是卻不容易提供大量電荷)。
由於電池容易產生氫離子,當過量時會形成極化效應 polarization(產生電場)
不利於電荷的流動。現今的乾電池多加上氧化物以降低
氫離子的濃度。
電池放電的速度取決於 解除極化效應的反應,消除一直產生的氫離子。
是否注意到連續使用的手電筒, 關掉休息一下子後 打開瞬間會更亮。
水銀電池本身具有較良好去除極化效應的能力,因此適用於長時期使用的工具。
汽車用的電池儲存的能量約 0.5kW-hr, 大概可提供 40A-hr的能力(輸出 12V)。
相關網頁: 乾電池的並聯
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作者:國立台灣師範大學物理系
黃福坤
最後修訂時間: 10/13/98 15:05:28