台湾课件-電與生活PPT

14-1伏打電池

一、水果也來電二、200年的電池三、動手做電池四、鋅銅電池

14-2實用電池

電池種類1、一次電池（乾電池）(1)碳鋅電池 (2)鹼性電池(3)水銀電池2、充電電池（蓄電池）(1)鉛電池 (2)鋰電池(3)鎳鎘電池 (4)鎳氫電池(5)太陽能電池14-3直流電與交流電

電流種類1、直流電（DC）

電流流向始終不變，如：乾電池、鉛蓄電池。2、交流電（AC）

電流的方向、大小會隨時間改變，如：家用電源。3、變壓器(原線圈、副線圈)與整流器(二極體、電容)之不同。14-4電流熱效應

一、電流的三大效應二、電流熱效應三、能量轉換與單位計算四、電路模型五、計算公式14-5電力輸送與消耗一、發電方式：水力、火力、風力、核能等。二、電力輸送過程：高壓低電流所以低電阻、低成本（P=IV），再經二次降壓以放大電流（V=IR）供住戶使用。高壓輸電系統一般分34萬五千、16萬1千及6萬9千，家用110及220V。三、電費計算：1仟瓦小時=1度=功率為1千瓦（1000w）的電器使用1hr所消耗的電能。1度=1000瓦特×3600秒=1000焦耳/秒×3600秒=3600000焦耳=3.6×106Ｊ。四、工具：活線、中性線、地線、瓦時計。14-6家庭安全用電一、短路銅線電阻很小，電流幾乎往銅線通過，所以流經銅線的電流很大，銅線、電池的溫度會明顯上升，而流經燈泡的電流幾乎為零。最容易發生短路的位置有二：插頭和電線相接的地方、電器相接的地方。

二、安全負載電流

(1)在同一電源線或同一插座上連接太多電器時，流經電線的總電流就有可能超過其所能承受的電流，電線產生的熱會使電線溫度急遽上升而發生危險。

(2)有時流經電線的電流量，雖未超過其安全負載電流，但長期使用結果，也會使絕緣外皮脫落而發生短路。

三、保險絲

(1)保險絲是一種低熔點的金屬合金線(是鎘、錫、鉍、鉛等金屬合成的)。(2)保險絲通常與插頭或電器串聯。(3)近年改用「無熔絲開關」代替保險絲。(4)當通過的電流大到某一限定值，它會自動跳開，形成斷路，此時只要再按下開關，便可重新成通路。

四、安全用電注意事項(1)不可以其他金屬線代替保險絲。(2)身體或站立處潮濕時，不可觸摸電器。(3)不可在同一插座或延長線連接過多電器。(4)不可用拉扯電線的方式拔出電器插頭。

(5)插座不可安裝在靠近水源或熱源處。

(6)電器長時間不使用時，需拔下插頭。

(7)無人時，電燈、冷氣機等均應關閉，以策安全並節約能源。五、趣味問題(1)只有燈絲而沒有玻璃泡的電燈會亮嗎？(2)為什麼電燈泡裏的鎢絲要繞成螺旋狀？(3)為什麼電動車要用直流電，而不用交流電？唸書….別再等了！祝各位同學新年快樂…今年6月都能考到理想學校。學期結束囉！呵呵下學期再見囉！bye鋅銅電池的裝置：

金屬活性：鋁、鋅、錫、鎘、銻、鉍、汞、鐵、銅、銀、金，電流方向與電子流方向相反。

化學反應：鋅銅電池的化學反應：活性：鋅＞銅，故鋅片失去電子而溶解當負極，銅離子得到電子而析出是為正極。負極反應：Zn Zn2+＋2e-正極反應：

Cu2+＋2e-Cu電池總反應：Cu2+＋ZnZn2+＋Cu

毫安培計指針偏轉方向為電子流方向。鹽橋：U形管中有易解離的鹽類水溶液， 如NaNO3、KNO3、KCl等，沒有 鹽橋，電流就不能產生，故鹽橋稱 為電流的橋樑。鹽橋的功用：1、溝通電流。2、維持電中性：鹽橋內的正離子游 向正極，負離子游向負極，使 電池的各部份溶液在任何時刻 都能保持電中性。鋅銅電池的控制變因與電流關係：1、CuSO4(aq)及ZnSO4(aq)的濃度增加， 則電流增加。2、鹽橋KNO3(aq)的濃度增加，則電流 增加。3、電流與鹽橋截面積成正比。4、在無鹽橋的條件限制下，電極的面積 與電流成正比。電解硫酸銅、電鍍銅、鋅銅電池比較表：比較項目電解硫酸銅電鍍銅鋅銅電池原理差異通電使硫酸銅溶液解離通電使正極金屬在負極物表面析出利用兩金屬活性差產生電流電極種類碳棒正極金屬負極可導電物負極活性大負極活性小正極反應與變化正極產氧重量不變銅原子變銅離子，重量減少銅離子變銅原子，重量增加負極反應與變化負極產銅重量增加銅離子變銅原子，重量增加鋅原子變鋅離子，重量減輕電解質濃度變淡濃度不變電中性碳鋅電池：原理：外殼的鋅筒作負極，中間的碳棒作正極；電解液以氯化銨水溶液為主，內層是由石墨粉、二氧化錳、氯化氨調成的混合物，外層是由氯化氨、氯化鋅、澱粉及少量的水調成的糊狀物。

反應式：負極：Zn(s)→Zn2＋(aq)＋2e－正極：2NH4＋(aq)＋2e－→2NH3(aq)＋H

2(g)除干擾：2MnO2(s)＋H2(g)→Mn2O3(s)＋H2O(l)優缺點：一優二缺注意事項：1、認清電池大小、正負方向2、檢查是否有漏液、乾燥儲存3、不可充電（氯氣引起氣爆）鹼性電池：原理：鹼性錳電池的負極是鋅，正電極是氧化錳(IV)，電解質是氫氧化鉀，主要化學反應是鋅在鹼性溶液內的氧化反應，電壓較能維持不變，壽命較長，產生較大電流，但價格較貴。反應式：負：Zn(s)＋2OH－(aq)→

ZnO(s)＋H2O(l)＋2e－正：2MnO

2(s)＋H2O(l)＋2e－→ Mn2O3(s)＋2OH－(aq)總：Zn(s)＋2MnO

2(s)→ZnO(s)＋Mn2O3(s)水銀電池：說明：其電解液為鹼性（氫氧化鈉或氫氧化鉀）溶液，放電時的電壓為1.35Ｖ，極為安定，而且經長時間儲藏，其電壓幾乎不變，缺點為水銀易造成重金屬污染。鋅碳電池、鹼性錳電池及水銀電池的化學物質耗盡後，電池便不能再產生電流。鉛電池：原理：正極板為深棕色的二氧化鉛，負極板為海綿狀的鉛，電解液為密度約1.24g/cm3的稀硫酸溶液。正負極交互配置，中間有隔離板具絕緣作用，負極與負極相連，正極與正極相連。放電：正負兩極皆生成白色的硫酸鉛而附於極板上面，兩極板質量都增加，硫酸的濃度漸減，密度變小，電池的電壓也隨之降低。充電：外加直流電源的正極接電池的正極，負極接負極，使充電電流方向與電池放電的方向相反。負極上的硫酸鉛恢復成鉛，正極的硫酸鉛恢復成二氧化鉛，同時水份減少而硫酸的濃度與密度均變大。注意事項：電解液面高度、充電時間、電壓約為2V，若需要較高電壓，可將之串聯使用，汽車用的蓄電池電壓為12V。鉛電池放電之正負極反應：負極：Pb＋SO42- PbSO4＋2e-正極：PbO2＋SO4

2-＋4H+＋2e- PbSO4＋2H2O充電時的反應式恰好與上式相反。總反應式：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O放電充電鋰電池：說明：可充電，為現代電子工業的重要器材，優點在於其重量小、電壓大、儲存電能大，普遍使用於電腦中。鎳鎘電池：說明：可充電，電壓穩定，壽命長，用於停電預備電源，和安全燈，屬於密閉室的鹼性電池。缺點是鎘為有毒金屬，對人體造成之疾病為"痛痛病"。以羥基氫氧化鎳（NiOOH）為正極，鎘（Cd）為負極，氫氧化鉀水溶液為電解質。鎳氫電池：可充電，目前常使用於手機。

太陽能電池：矽製太陽電池最高效率可將太陽能的12%~14%轉換成電位能，主要是由P(含硼)N(含磷)半導體所構成的矽晶體，一旦受光照射時，會有電子及電洞掙脫束縛的擴散作用，因而形成正負極，造成電壓。電池性能比較表：特性

鎳鎘電池

鎳氫電池

鋰電池能量密度

﹝同體積大小條件﹞

最低

比鎳鎘高

最高

充電效應

有效應

幾乎無效應

效應極低

價格

較便宜約為鎳鎘電池兩倍

約鎳氫電池3-4倍

環保要求須回收免回收

免回收

電池正負極及電解質比較表：種類碳鋅電池鹼性電池鉛蓄電池鎳鎘電池正極碳棒二氧化錳二氧化鉛氫氧化鎳負極鋅鋅鉛鎘電解質氯化銨氫氧化鉀稀硫酸氫氧化鉀如圖中的電路，接通開關時，電流是由電池的正極，經導線、負載，回到電池的負極，此一通路中，電流的方向始終不變，所以我們將輸出這固定電流方向的電源，稱為“直流電源”。一般功率低者用DC，例如：手電筒、收音機、大哥大、電動車、汽車。

發電廠的發電機是利用動力使發電機中的線圈運轉，每轉180°發電機輸出電流的方向就會變換一次，因此電流的大小也會隨時間做規律性的變化，此種電源就稱為"交流電源"。台灣所用的交流電以每秒60次的頻率（60Hz），來回變換電流的方向和大小。1、電流的三大效應包括(1)電流的磁效應。(電生磁)(2)電流的化學效應。(電解)(3)電流的熱效應。(放熱)2、電流熱效應：利用電流通過某些電阻材料（如鎳鉻絲等）時，所產生的光和熱，來達到使用目的，即電能轉換成熱能的現象。例如：吹風機、電熨斗。1、能量的轉換：

不同形式能量可以互相轉換，光和熱都屬於能量。(1)吹風機、電熨斗：電池(或電源)提供電能→熱能(2)發亮燈泡：電池(或電源)提供電能→光能和熱能

2、單位計算：一般採用單位：卡(cal)或焦耳(J)

(1)1J＝0.24cal

(2)1cal＝4.18J

電路模型：(1)電池內部發生化學變化，將化學能轉換為電能。

(2)當電路成一封閉迴路時，導線中的電荷會受電池的推動而沿電路流動，流動的電荷攜帶電能，經導線時轉換成熱，經燈泡時轉換成光，而消耗掉的電能再由電池補充。

(3)