干电池的电动热为什么是1.5V
2023-06-28
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维普资讯 http://www.cqvip.com 2O02年第8期 物理通报 短文荟萃 王洪林 马秀芬 (宁津县第二中学 山东宁津 253400) 干电池的内部结构 通常所说的干电池是一种化学电源,常叫锌锰 干电池.它 的使用已有 一百多年的 历史,其结构 如图,插在电 池中央的石 墨是正极。顶 端有一铜帽;在石墨的周围填满MnO2和炭黑的混 合物,并用离子可以通过的长纤维做隔膜,隔膜外 是调成糊状的氯化铵,作为电解质溶液,最外面是 由锌筒制成的干电池外壳,它做为负极,电池顶部 用蜡或火漆封口.这种电池的电容量小,而且在放 电过程中容易发生气涨或漏液、 2 电极反应 电池放电时的电极反应为 锌极 zn一2e一=z 碳棒 2NH2+2e一=2NH3+H2 总反应 zn+2NI4_2=Zn2 +2NH]+H2 从反应式看出,加MnO2是因为碳极上NH2获 得电子后产生H2,妨碍碳棒与NH3 的接触,使电 池的内阻增大,即产生极化作用,MnO2能氧化H2 生成MO(OH),消除电极上的聚集,使电流畅通,所 以起到消除“极化”的作用,叫做去极剂.Zn2 离子 可与NH3形成配离子[Zn(NH3) ] 从而降低锌负 极附近zn2 离子的浓度. 3 干电池电动势产生的机理 把任何一种金属片,例如铁片插入水中,由于 极性很大的水分子与构成晶格的铁离子相互吸引 而发生的水合作用,结果一部分铁离子与金属中的 其他铁离子间的键力减弱,甚至可以离开金属而进 入铁片表面附近的水层中.金属因失去铁离子而带 负电荷。溶液因有铁离子进入而带正电荷.这两种 相反的电荷彼此又相互吸引,以致大多数铁离子聚 集在铁片附近的水层里而使溶液带正电,对金属离 ——44—— 子有排斥作用,阻碍了金属的继续溶解.已溶入水 中的铁离子仍可再沉淀到金属的表面.当溶解与沉 淀的速度相等时,达到一种动态平衡。这样在金属 与溶液之间由于电荷不均等便产生了电势差,即电 动势.上面仅就电动势的产生原理简明扼要地说明 一下,实际上金属不仅浸在纯水中能产生电势差, 就是浸入含有该金属的盐溶液中也会发生相应的 作用,进而产生电势差. 4 干电池电动势的确定 电池的电动势是一个很重要的参数.众所周 知,同类材料的电池不管大小其电动势都是一样 的,这说明干电池的电动势是由组成干电池的材料 决定的,从物理化学知道,电池的两个极都有各自 的固定标准电极电势,其中一个电极的标准电极电 势为负,另一个电极的标准电极电势为正.电池的 电动势 E=E 一E一 查表知锌锰干电池 E +/ +=一0.762 8 V ENrt/r ̄H+=+0 771. 0 V ,.干电池的电动势为1.533 8 V.由此可以看出对一 个材料确定的电池来说,其电动势从原理上讲是不 变的,这就说明为什么干电池用久了,其电动势变 化不大.值得一提的是,电池用久了其内阻增大,输 出功率几乎为零。即使电动势基本不变,也不能使 用了. 刘宗良 (娄底师专物理系 湖南娄底417000) <物理通报)2001年第1O期刊登了美国莉莲・ 麦克德莫特的文章<改造学生学习的关键>一文, 文中的一些观点,对指导我们的物理教学和学习以 及物理教育研究,都具有十分重要的意义.但笔者 认为,文中关于一个电路学习的例子的答案是值得 商榷的. 问题是这样的: 在图1所示的问题里,学生要比较分别连在三 个电路里的相同灯泡的亮度并按大小排出顺序.文 中给出的正确答案为(L1=工4= >1,2= ).