电子知识-电池工作原理byxh.docx

《电子知识-电池工作原理byxh.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子知识-电池工作原理byxh.docx（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电池工作作原理 1. 1.引引言2. 2.电电池电源源和使用用方法3. 3.了了解更多多信息4. 4.阅阅读所有有基础元元件类文文章电池无处处不在在汽车、计算机机、笔记本本电脑、便便携式MMP3播播放器以以及手机机中都有有它的身身影。电电池实际际上是一一个由大大量可以以生成电电子的化化学物质质组成的的装置，生生成电子子的化学学反应称称为“电化学学反应”。本文文从电池池的基本本工作原原理、电电池内部部发生的的实际化化学反应应、电池池未来的的发展前前景以及及可能会会取代电电池的能能量源等等方面对对电池进进行了全全面介绍绍。 如果你留留意一下下电池，便便会发现现它有两两个端子子。一个个端子标标记为（

2、+）（正正极），另另一个端端子标记记为（-）（负负极）。在在AA型型、C型型或D型型电池（普普通的手手电筒电电池）中中，电池池的两端端便是端端子。在在大型的的汽车蓄蓄电池中中，有两两个较重重的极柱柱用作端端子。 电子聚集集在电池池的负极极端子，如如果在负负极端子子和正极极端子之之间连接接一根金金属线，电电子便会会从负极极端子迅迅速流向向正极端端子（并并且会瞬瞬间击坏坏电池这种种情况通通常比较较危险，尤尤其对于于大型电电池更是是如此，因因此切勿勿执行此此操作）。通通常情况况下，应应使用金金属线将将某种类类型的负负载连接接到电池池，负载载可以是是灯泡、电动机机或类似似无线电电这样的的电路。 电池内

3、部部的化学学反应可可生成电电子，两两个端子子之间流流动的电电子数量量取决于于此化学学反应生生成电子子的速度度（电池池的内部部电阻）。电电子从电电池流入入金属线线，并且且必须从从负极端端子流向向正极端端子才会会发生化化学反应应。这就就是电池池在闲置置一年以以后仍具具有大量量能量的的原因除非非电子从从负极端端子流向向正极端端子，否否则将不不会发生生化学反反应。当当连接金金属线后后，将开开始发生生化学反反应。 18000年，AAlesssanndroo Vooltaa（伏特特）发明明了第一一块电池池。为了了制作这这块电池池，他将将锌片、用用盐水浸浸泡过的的吸墨纸纸和银片片交替堆堆叠在一一起，如如图所

4、示示： 这种结构构称为伏伏打电堆堆。伏打打电堆的的顶层和和底层必必须是不不同的金金属，如如图所示示。如果果用一根根金属线线将伏打打电堆的的顶部和和底部连连接在一一起，便便可以从从电堆中中测量到到电压和和电流。电电堆的高高度不受受限制，每每增加一一层都会会使电压压按固定定值递增增。 在十八世世纪发电电机诞生生之前（发发电机于于十八世世纪700年代诞诞生并得得到完善善），DDaniielll电池（另另有三个个别名：因锌电电极的典典型形状状而得名名的“Croowfooot电电池”，因重重力使两两种硫酸酸盐分开开而得名名的“重力电电池”，以及及因为使使用液体体电解质质而得名名的“湿电池池”，它与与现代

5、“干电池池”正相反反）是极极为普遍遍的电报报和门铃铃供电装装置。DDaniielll电池是是由铜极极板和锌锌极板以以及硫酸酸铜和硫硫酸锌组组成的湿湿电池。 要制作DDaniielll电池，请请将铜极极板置于于玻璃瓶瓶的底部部。向铜铜极板上上倒入半半瓶硫酸酸铜溶液液。然后后将锌极极板悬于于瓶中（如如图所示示），并并慢慢将将硫酸锌锌溶液倒倒入瓶中中。由于于硫酸铜铜的密度度大于硫硫酸锌，因因此硫酸酸锌将“悬浮于于”硫酸铜铜之上。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合。如果你可以使用硫酸锌和硫酸铜，则可以尝试自制一个Daniell电池。 实验如果要了了解用于于制作电电池的电电化学

6、反反应，可可以轻松松地在家家进行实实验，以以尝试不不同的组组合。要要准确地地进行这这些实验验，您需需要在当当地的电电子市场场或硬件件商店购购买一个个廉价（110美元元至200美元）的的伏特-欧姆表表。确保保伏特-欧姆表表可以显显示低电电压（位位于1伏伏范围内内）和低低电流（位位于5至至10毫毫安范围围内）。这这样，您您便可以以确切看看到电池池发生的的反应。 首先，可可以使用用硬币和和纸板自自制一个个伏打电电堆。将将盐与水水混合在在一起（尽尽量达到到饱和），并并将纸板板浸入盐盐水中。然然后将一一美分硬硬币和五五美分硬硬币交替替堆叠在在一起，查查看电堆堆生成的的电压和和电流读读数是多多少。改改变电

7、堆堆的层数数，并查查看它对对电压的的影响。节节日尝试试交替堆堆叠一美美分硬币币和十美美分硬币币，并查查看结果果如何。也也可以交交替堆叠叠十美分分硬币和和五美分分硬币。还还可以尝尝试使用用的其他他金属包包括铝箔箔和钢，而每每个金属属组合都都会生成成略微不不同的电电压。 另一个可可以尝试试的实验验需要使使用婴儿儿食品罐罐（如果果你的家家里没有有婴儿，只只需在商商场购买买几个婴婴儿食品品罐，然然后将其其中的食食品全部部倒出即即可）、稀稀酸、金金属线和和钉子。向向罐中倒倒满柠檬檬汁或醋醋（稀酸酸），然然后将一一根钉子子和一根根铜线放放入罐中中，使其其互不接接触。可可以尝试试使用镀镀锌钉和和普通的的铁钉

8、。然然后将伏伏特表与与钉子和和铜线连连接在一一起，测测量电压压和电流流。将柠柠檬汁替替换为盐盐水，并并使用其其他硬币币和金属属，可以以查看其其对于电电压和电电流的影影响。 你可以制制作的最最简单的的电池或或许称作作锌碳电电池。通通过了解解该电池池内部发发生的化化学反应应，你可可以对电电池的基基本工作作原理有有所了解解。 假设有一一瓶硫酸酸（H22SO4），将将锌棒放放入其中中后，硫硫酸会立立即将锌锌棒溶解解。随后后会看到到锌棒上上生成了了氢气气气泡，此此时锌棒棒和硫酸酸将开始始变热。下下面介绍绍了所发发生的化化学反应应： 硫酸分子子离解为为三个离离子：两两个H+离子和和一个SSO4-离子子。

9、锌棒表面面上的锌锌原子失失去两个个电子（22e-），变变为Znn+ 离离子。 Zn+离子与与SO44-离子子结合生生成ZnnSO44，后者者溶解于于硫酸。 锌原子失失去的电电子与硫硫酸中的的氢离子子结合生生成H22分子（氢氢气）。因因此我们们看到锌锌棒上产产生了氢氢气泡。 如果此时时将一根根碳棒放放入硫酸酸中，则则硫酸与与碳棒之之间不会会发生任任何反应应。但如如果在锌锌棒与碳碳棒之间间连接一一根金属属线，则则将发生生两个变变化： 电子流经经金属线线并与碳碳棒上的的氢结合合，因此此碳棒上上开始产产生氢气气泡。 热量已经经减少。可可以使用用流经金金属线的的电子为为电灯泡泡或相似似负载供供电，并并可

10、以测测量金属属线的电电压和电电流，而而某些热热能已转转化为电电子移动动。 而电子很很难移动动到碳棒棒，因为为它们更更容易与与碳棒上上的氢结结合。该该电池将将产生00.766伏的特特征电压压。最终终，锌棒棒将完全全溶解，或或硫酸中中的氢离离子被耗耗光，从从而使电电池“耗尽”。 任何电池池的内部部均发生生相同类类型的电电化学反反应，从从而导致致电子从从一极移移动到另另一极。电电池的电电压取决决于实际际使用的的金属和和电解液液每个个不同的的反应都都具有一一个特征征电压。例例如，下下面介绍绍了汽车车铅酸蓄蓄电池的的某个电电池单元元中发生生的电化化学反应应： 该电池单单元有两两个极板板，一个个是铅极极板

11、，另另一个是是二氧化化铅极板板，两个个极板浸浸泡在强强硫酸电电解液中中。 铅与SOO4结合生生成PbbSO44和一个个电子。 二氧化铅铅、氢离离子和SSO4离子以以及铅极极板中的的电子在在二氧化化铅极板板上生成成PbSSO4和水。 电池放电电时，两两个极板板上均生生成PbbSO44（硫酸酸铅），而而硫酸中中生成水水。每个个电池单单元的特特征电压压大约为为2伏，因因此六个个电池单单元组合合在一起起构成了了一个112伏蓄蓄电池。 铅酸蓄电电池有一一个很好好的特性性，即反反应完全全可逆。如如果在适适当的电电压下向向电池充充电，两两个极板板上将再再次生成成铅和二二氧化铅铅，从而而可以不不断地重重复使用

12、用蓄电池池。在锌锌碳电池池中，由由于很难难使氢气气返回到到电解液液中，因因此很难难发生逆逆向反应应。 现代电池池使用各各种化学学物质为为反应提提供能量量。典型型的化学学电池包包括： 锌碳电池池（也也称为标标准碳电电池）所所有廉价价的AAA型、CC型和DD型干电电池均使使用锌碳碳化学物物质。电电极为锌锌和碳，两两极之间间采用酸酸性糊状状液体作作为电解解液。 碱性电池池用于于常见的的Durraceell（金金霸王）和和Eneergiizerr（劲量量）电池池，电极极为锌和和二氧化化锰，并并使用碱碱性电解解液。 照相机锂锂电池照相相机中的的电池使使用锂、碘碘化锂和和碘化铅铅，因为为它们能能够提供供电

13、涌保保护。 铅酸电池池用于于汽车，电电极为铅铅和二氧氧化铅，并并使用强强酸电解解液（可可充电）。 镍镉电池池电极极为氢氧氧化镍和和镉，并并使用氢氢氧化钾钾作为电电解液（可可充电）。 镍金属氢氢化物电电池此类电电池将很很快取代代镍镉电电池，因因为前者者不存在在记忆效效应，而而后者却却存在（可可充电）。 锂离子电电池由于具具备极佳佳的功率率重量比比，因此此此类电电池通常常用于高高端笔记记本电脑脑和手机（可可充电）。 锌空气电电池此类电电池重量量轻，并并可以充充电。 锌汞电池池此类类电池通通常用于于助听器器。 锌银电池池由于于具备良良好的功功率重量量比，因因此此类类电池用用于航空空航天设设备。 金属

14、氯化化物电池池此类类电池用用于电动动车。 在几乎所所有使用用电池的的设备中中，你都都不可能能一次仅仅使用一一个电池池单元。通通常需要要将电池池单元串串联在一一起形成成更高的的电压，或或将其并并联在一一起形成成更高的的电流。使使用串联联结构可可以增加加电压。使使用并联联结构可可以增加加电流。下下图显示示了这两两种结构构： 上面的结结构称为为“并联”结构。如如果假设设每个电电池单元元生成11.5伏伏电压，则则四个并并联电池池也将生生成1.5伏电电压，但但提供的的电流却却为单个个电池单单元的四四倍。下下面的结结构称为为“串联”结构。四四个电压压加在一一起将生生成6伏伏电压。 通常情况况下，当当你购买

15、买电池包包时，包包装上会会显示电电池的额额定电压压和额定定电流。例例如，我我的数码码相机使使用四节节镍镉电电池，每每个电池池单元的的额定电电压为11.255伏，额额定电流流为5000毫安安时，额额定毫安安时表示示电池理理论上可可以在一一小时内内生成5500毫毫安的电电流。您您可以将将额定的的毫安时时划分为为多种不不同的形形式，一一个5000毫安安时的电电池可以以在1000小时时内生成成5毫安安电流，在在50小小时内生生成100毫安电电流、在在20小小时内生生成255毫安电电流，或或（在理理论上）在在1小时时内生成成5000毫安电电流，甚甚至在330分钟钟内生成成1,0000毫毫安电流流。 但电

16、池并并不具备备如此高高的线性性。首先先，所有有电池都都有一个个额定的的最大电电流一个5500毫毫安时的的电池无无法在11秒内生生成300,0000毫安安电流，原原因是该该电池的的化学反反应无法法在如此此短的时时间内发发生，并并且在更更高的电电流强度度下，电电池会生生成大量量热量，从从而损失失了某些些能量。此此外，在在极低的的电流强强度下，许许多化学学电池的的寿命可可能会比比预期的的寿命长长或短。但但在通常常的使用用范围内内，可以以对额定定毫安时时进行一一定程度度的线性性划分。使使用额定定的毫安安时，可可以粗略略估计电电池在给给定负载载下的持持续供电电时间。如果将四四个1.25伏伏、5000毫安安时的电电池串联联在一起起，则最最终的电电压为55伏(11.255x4)，电流流为5000毫安安时；如如果将这这四个电电池并联联在一起起，则最最终的电电压将为为1.225伏，电电流为22,0000（5500xx4）毫毫安时。您是否见见过普通通9伏电电池的内内部结构构？制造商警警告不要要拆卸电电池，以以免造成成人身伤伤害。此此处显示示了一个个部分拆拆卸的 9 伏伏电池。该电池包包含6个个非常小小的电池池，每个个电池在在串联结结构中可可以生成成1.55伏电压压！ 有关电池池及相关关主题的的更多信信息，请请查看下下一页上上的链接接。