電池解密:「電」從何來? | 乾電池正負極
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電是現代都市生活中不可缺少的東西,我們每日每夜都有很多用具需要有電才能運作。為了方便攜帶,很多小型電器如電腦、手機、電筒等都能使用預先充電的電池或乾電池。電池與我們的生活息息相關,到底它的內部構造是怎樣的?它又是如何「發電」的? 逃跑的自由電子最常見的電池材料都是用金屬造的,因為金屬能夠導電。金屬含有可「自由走動」的電子,在特定的情況下,電子還會從金屬中「逃出來」,就如金屬在「放電」。有些金屬的電子十分活躍,一旦情況許可,就會立即逃跑,這些金屬具有較強的放電傾向。也有些金屬的電子比較文靜,不...
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電是現代都市生活中不可缺少的東西,我們每日每夜都有很多用具需要有電才能運作。為了方便攜帶,很多小型電器如電腦、手機、電筒等都能使用預先充電的電池或乾電池。
電池與我們的生活息息相關,到底它的內部構造是怎樣的?它又是如何「發電」的?
逃跑的自由電子
最常見的電池材料都是用金屬造的,因為金屬能夠導電。金屬含有可「自由走動」的電子,在特定的情況下,電子還會從金屬中「逃出來」,就如金屬在「放電」。
有些金屬的電子十分活躍,一旦情況許可,就會立即逃跑,這些金屬具有較強的放電傾向。也有些金屬的電子比較文靜,不會怎麼逃跑。
金屬原本是不帶電荷的,因為它內部有相同數目的正電和負電荷粒子,彼此電荷會互相抵消。但當帶負電荷的電子逃走後,金屬整體的負電荷便會減少,使整體帶正電荷。同樣,電子逃到另一邊的金屬後,會令該金屬的負電荷增加,使它整體帶負電荷。
相同電荷會互相排斥,相異會互相吸引。因此電子會愈來愈難離開帶正電荷的金屬,也愈來愈難進入帶負電荷的另一金屬。於是,電流很快便會停止。所以,如果就這樣把兩種金屬連接起來,是不會產生電流的。
引導電流產生
若我們利用鹽水,可使金屬間產生電流。當把兩片浸在鹽水中的電極(不同的金屬片)連接電路,電子較活躍的一方便會放電。電子沿電線走向另一端電極,並為途經的裝置[1](例如馬達或燈泡)提供電力。
當金屬片因放電而變成正電荷,帶負電荷的自由離子(負離子)便會被它吸引而在電極上聚集,如此一來,電極的正電荷便被抵消了。同樣,另一邊因吸收電子而帶負電荷的電極會吸引正離子,把負電荷抵消。因此在電種離子的抵消作用下,兩邊電極便能保持中性,電子便可以繼續流動,提供穩定的電力。
鹽水能導電,因當中包含大量帶電荷的自由離子,例如由食鹽分解而來、帶負電荷的氯離子和帶正電荷的鈉離子。像鹽水這種以用自由離子來導電的物質,稱為「電解質」。
解構乾電池
日常使用的乾電池,其實原理與利用鹽水導電是相同的。
電池的正極和負極是兩種具不同放電傾向的物質(不一定是金屬),放電傾向較強的會作為負極。兩極之間沒有直...
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