电子知识-电池工作原理

1、.：.；电池任务原理 1.引言 2. HYPERLINK electronics.bowenwang/battery1.htm 电池电源和运用方法 3. HYPERLINK electronics.bowenwang/battery2.htm 了解更多信息 4. HYPERLINK electronics.bowenwang/building-blocks-channel.htm 阅读一切根底元件类文章 电池无处不在在 HYPERLINK auto.bowenwang/ t _self 汽车、 HYPERLINK computer.bowenwang/ 计算机、 HYPERLINK elect

2、ronics.bowenwang/laptop.htm 笔记本电脑、便携式 HYPERLINK electronics.bowenwang/mp3-player.htm MP3播放器以及 HYPERLINK electronics.bowenwang/cell-phone.htm 手机中都有它的身影。电池实践上是一个由大量可以生成电子的化学物质组成的安装，生成电子的化学反响称为“电化学反响。本文从电池的根本任务原理、电池内部发生的实践化学反响、电池未来的开展前景以及能够会取代电池的能量源等方面对电池进展了全面引见。 假设他留意一下电池，便会发现它有两个端子。一个端子标志为+正极，另一个端子标志

3、为-负极。在AA型、C型或D型电池普通的手电筒电池中，电池的两端便是端子。在大型的 HYPERLINK electronics.bowenwang/question219.htm 汽车蓄电池中，有两个较重的极柱用作端子。 电子聚集在电池的负极端子，假设在负极端子和正极端子之间衔接一根金属线，电子便会从负极端子迅速流向正极端子并且会瞬间击坏电池这种情况通常比较危险，尤其对于大型电池更是如此，因此切勿执行此操作。通常情况下，应运用金属线将某种类型的负载衔接到电池，负载可以是 HYPERLINK electronics.bowenwang/light-bulb.htm 灯泡、 HYPERLINK e

4、lectronics.bowenwang/motor.htm 电动机或类似 HYPERLINK electronics.bowenwang/radio.htm 无线电这样的电路。 电池内部的化学反响可生成电子，两个端子之间流动的电子数量取决于此化学反响生成电子的速度电池的内部电阻。电子从电池流入金属线，并且必需从负极端子流向正极端子才会发生化学反响。这就是电池在闲置一年以后仍具有大量能量的缘由除非电子从负极端子流向正极端子，否那么将不会发生化学反响。当衔接金属线后，将开场发生化学反响。 1800年，Alessandro Volta伏特发明了第一块电池。为了制造这块电池，他将锌片、用盐水浸泡过的

5、吸墨纸和银片交替堆叠在一同，如下图： 这种构造称为伏打电堆。伏打电堆的顶层和底层必需是不同的金属，如下图。假设用一根金属线将伏打电堆的顶部和底部衔接在一同，便可以从电堆中丈量到电压和电流。电堆的高度不受限制，每添加一层都会使电压按固定值递增。 在十八世纪发电机诞生之前发电机于十八世纪70年代诞生并得到完善，Daniell电池另有三个别名：因锌电极的典型外形而得名的“Crowfoot电池，因重力使两种硫酸盐分开而得名的“重力电池，以及由于运用液体电解质而得名的“湿电池，它与现代“干电池正相反是极为普遍的电报和门铃供电安装。Daniell电池是由铜极板和锌极板以及硫酸铜和硫酸锌组成的湿电池。 要制

6、造Daniell电池，请将铜极板置于玻璃瓶的底部。向铜极板上倒入半瓶硫酸铜溶液。然后将锌极板悬于瓶中如下图，并渐渐将硫酸锌溶液倒入瓶中。由于硫酸铜的密度大于硫酸锌，因此硫酸锌将“悬浮于硫酸铜之上。显而易见，这种方法并不适用于手电筒，但对于固定设备却比较适宜。假设他可以运用硫酸锌和硫酸铜，那么可以尝试自制一个Daniell电池。 实验假设要了解用于制造电池的电化学反响，可以轻松地在家进展实验，以尝试不同的组合。要准确地进展这些实验，您需求在当地的电子市场或硬件商店购买一个廉价10美圆至20美圆的伏特-欧姆表。确保伏特-欧姆表可以显示低 HYPERLINK electronics.bowenwan

7、g/electricity1.htm 电压位于1伏范围内和低 HYPERLINK electronics.bowenwang/electricity1.htm 电流位于5至10毫安范围内。这样，您便可以确切看到电池发生的反响。 首先，可以运用硬币和纸板自制一个伏打电堆。将盐与水混合在一同尽量到达饱和，并将纸板浸入盐水中。然后将一美分硬币和五美分硬币交替堆叠在一同，查看电堆生成的电压和电流读数是多少。改动电堆的层数，并查看它对电压的影响。节日尝试交替堆叠一美分硬币和十美分硬币，并查看结果如何。也可以交替堆叠十美分硬币和五美分硬币。还可以尝试运用的其他金属包括铝箔和 HYPERLINK elect

8、ronics.bowenwang/iron.htm 钢，而每个金属组合都会生成略微不同的电压。 另一个可以尝试的实验需求运用婴儿食品罐假设他的家里没有婴儿，只需在商场购买几个婴儿食品罐，然后将其中的食品全部倒出即可、稀酸、金属线和钉子。向罐中倒满柠檬汁或醋稀酸，然后将一根钉子和一根铜线放入罐中，使其互不接触。可以尝试运用镀锌钉和普通的铁钉。然后将伏特表与钉子和铜线衔接在一同，丈量电压和电流。将柠檬汁交换为盐水，并运用其他硬币和金属，可以查看其对于电压和电流的影响。 他可以制造的最简单的电池或许称作锌碳电池。经过了解该电池内部发生的化学反响，他可以对电池的根本任务原理有所了解。 假设有一瓶硫酸H

9、2SO4，将锌棒放入其中后，硫酸会立刻将锌棒溶解。随后会看到锌棒上生成了氢气气泡，此时锌棒和硫酸将开场变热。下面引见了所发生的化学反响： 硫酸分子离解为三个离子：两个H+离子和一个SO4-离子。 锌棒外表上的锌原子失去两个电子2e-，变为Zn+ 离子。 Zn+离子与SO4-离子结合生成ZnSO4，后者溶解于硫酸。 锌原子失去的电子与硫酸中的氢离子结合生成H2分子氢气。因此我们看到锌棒上产生了氢气泡。 假设此时将一根碳棒放入硫酸中，那么硫酸与碳棒之间不会发生任何反响。但假设在锌棒与碳棒之间衔接一根金属线，那么将发生两个变化： 电子流经金属线并与碳棒上的氢结合，因此碳棒上开场产生氢气泡。 热量曾经

10、减少。可以运用流经金属线的电子为 HYPERLINK electronics.bowenwang/light-bulb.htm 电灯泡或类似负载供电，并可以丈量金属线的电压和电流，而某些热能已转化为电子挪动。 而电子很难挪动到碳棒，由于它们更容易与碳棒上的氢结合。该电池将产生0.76伏的特征电压。最终，锌棒将完全溶解，或硫酸中的氢离子被耗光，从而使电池“耗尽。 任何电池的内部均发生一样类型的电化学反响，从而导致电子从一极挪动到另一极。电池的电压取决于实践运用的金属和电解液每个不同的反响都具有一个特征电压。例如，下面引见了 HYPERLINK electronics.bowenwang/ques

11、tion219.htm 汽车铅酸蓄电池的某个电池单元中发生的电化学反响： 该电池单元有两个极板，一个是铅极板，另一个是二氧化铅极板，两个极板浸泡在强硫酸电解液中。 铅与SO4结合生成PbSO4和一个电子。 二氧化铅、氢离子和SO4离子以及铅极板中的电子在二氧化铅极板上生成PbSO4和水。 电池放电时，两个极板上均生成PbSO4硫酸铅，而硫酸中生成水。每个电池单元的特征电压大约为2伏，因此六个电池单元组合在一同构成了一个12伏蓄电池。 铅酸蓄电池有一个很好的特性，即反响完全可逆。假设在适当的电压下向电池充电，两个极板上将再次生成铅和二氧化铅，从而可以不断地反复运用蓄电池。在锌碳电池中，由于很难使

12、氢气前往到电解液中，因此很难发生逆向反响。 现代电池运用各种化学物质为反响提供能量。典型的化学电池包括： 锌碳电池也称为规范碳电池一切廉价的AA型、C型和D型干电池均运用锌碳化学物质。电极为锌和碳，两极之间采用酸性糊状液体作为电解液。 碱性电池用于常见的Duracell金霸王和Energizer劲量电池，电极为锌和二氧化锰，并运用碱性电解液。 HYPERLINK electronics.bowenwang/camera.htm 照相机锂电池照相机中的电池运用锂、碘化锂和碘化铅，由于它们可以提供 HYPERLINK electronics.bowenwang/surge-protector1.h

13、tm 电涌维护。 铅酸电池用于汽车，电极为铅和二氧化铅，并运用强酸电解液可充电。 镍镉电池电极为氢氧化镍和镉，并运用氢氧化钾作为电解液可充电。 镍金属氢化物电池此类电池将很快取代镍镉电池，由于前者不存在 HYPERLINK electronics.bowenwang/framed.htm?parent=battery.htm&url=batterybank/page18.html 记忆效应，而后者却存在可充电。 锂离子电池由于具备极佳的功率分量比，因此此类电池通常用于高端 HYPERLINK electronics.bowenwang/laptop.htm 笔记本电脑和 HYPERLINK e

14、lectronics.bowenwang/cell-phone.htm 手机可充电。 锌空气电池此类电池分量轻，并可以充电。 锌汞电池此类电池通常用于助听器。 锌银电池由于具备良好的功率分量比，因此此类电池用于航空航天设备。 金属氯化物电池此类电池用于 HYPERLINK electronics.bowenwang/electric-car.htm 电动车。 在几乎一切运用电池的设备中，他都不能够一次仅运用一个电池单元。通常需求将电池单元串联在一同构成更高的电压，或将其并联在一同构成更高的电流。运用串联构造可以添加电压。运用并联构造可以添加电流。以下图显示了这两种构造： 上面的构造称为“并联构

15、造。假设假设每个电池单元生成1.5伏电压，那么四个并联电池也将生成1.5伏电压，但提供的电流却为单个电池单元的四倍。下面的构造称为“串联构造。四个电压加在一同将生成6伏电压。 通常情况下，当他购买电池包时，包装上会显示电池的额定电压和额定电流。例如，我的 HYPERLINK electronics.bowenwang/digital-camera.htm 数码相机运用四节镍镉电池，每个电池单元的额定电压为1.25伏，额定电流为500毫安时，额定毫安时表示电池实际上可以在一小时内生成500毫安的电流。您可以将额定的毫安时划分为多种不同的方式，一个500毫安时的电池可以在100小时内生成5毫安电流，在50小时内生成10毫安电流、在20小时内生成25毫安电流，或在实际上在1小时内生成500毫安电流，甚至在30分钟内生成1,000毫安电流。 但电池并不具备如此高的线性。首先，一切电池都有一个额定的最大电流一个500毫安时的电池无法在1秒内生成30,000毫安电流，缘由是该电池的化学反响无法在如此短的时间内发生，并且在更高的电流强度下，电池会生成大量热量，从而损失了某些能量。此外，在极低的电流强度下，许多化学电池的寿命能够会比预期的寿命长或短。但在通常的运用范围内，可以对额定毫安时进展一定程度的线性划分。运用