index
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- 电子-007课:实验 5：制作电池
- 视频
- 需要的物品
- 预备工作
- 柠檬实验：第一部分
- 理论知识：电的本质
- 背景知识：正负电
- ==理论知识：基本测量==
- 实际应用
电子-007课:实验 5：制作电池
LED 古柠檬电池实验更有趣，只要几毫安实验就更有趣了。
视频
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需要的物品
- 万用表
- 柠檬、苹果、醋汁、土豆
- 铜片(插座、插座、灯口)
- 镀锌的铁钉
- 两端带弹簧夹的试验引线 5 条
- LED 1 个
预备工作
电池是一种电化学装置，这意味着化学反应可以产生电能。当然，只有使用正确的化学物质，才能产生电能。
废插座、插座和灯口可拆下铜片。你只需要确保铜片足够新鲜和明亮。如果铜表面氧化，铜片将呈深棕色，实验不能正常进行。钉子很容易找到。确保钉子不生锈。
锌很容易找到。你需要一块镀锌金属，表面覆盖着一层锌，以防止腐蚀。您可以找到镀锌钢支架、钉子等，约 1 英寸长很好，你也可以在网上购物平台上搜索实验 锌片”。
柠檬实验：第一部分
将柠檬切成两半，中间插入铜片或钉子。(但不要碰它)。现在设置万用表，量程 2 V 直流，用探针压铜片或钉子，用探针压支架。你会发现万用表检测到0.4 V~1 V 的电压。
给一个标准 LED 供电，你需要更高的电压。如何获得？串联电池，也就是说，把更多的土豆连接在一起！你必须用测试线连接柠檬，如图所示 如1-64所示。请注意，每根导线都将芯片与铜片连接在一起。不要将铜片与铜片或锌片连接。 
图 1-64三个柠檬串联电池产生的电压足以点亮一个 LED
若仔细设置各种材料，，然后串联三个(或更多)柠檬汁电池 LED 点亮了。 另一种方法是使用分成几小部分的小零件盒，如图所示 1-65 所示。所有材料准备好后，挤入一些浓缩柠檬汁。醋或柚子汁也有效。 图 1-65鲜榨柠檬汁或醋汁会产生可靠的结果。这是一个被改造成四节电池的零件盒
我决定用四个电池组成柠檬汁电池，因为 LED 它会降低电压，电池提供的电流不足以损坏 LED。图中的设备立即开始工作。
理论知识：电的本质
为了理解为什么柠檬汁电池可以工作，你需要首先了解一些与原子相关的基本知识。每个原子的中心都有一个，其中包含名为质子的粒子，质子带正电。原子核被电子包围，电子带负电。
破坏原子核需要大量的能量，同时释放大量的能量。这就是核爆炸的现象。但能量很少劝说几个电子离开原子(或添加原子)。例如，当锌与酸发生化学反应时，电子就会释放。
如果镀锌部分不与任何物品连接，反应很快就会停止，因为电极上积累的电子无处可去。电子之间有相互排斥的力量。你可以把它们想象成一群敌对的人。每个人都想让别人离开，拒绝新成员加入，如图所示 1-66 所示。
现在考虑一下这种情况：。如图 1-67 所示。
锌电极上的电子数量已经减少，，用新电子代替丢失的电子。这些新电子很快模仿它们的前辈，试图沿着电线跑开并分开。它们在推力下移动，我们可以把它们转移到 LED 它们会释放一些能量，照亮它们 LED。
这一过程将持续到锌酸反应停止，通常是由于化合物层的产生，如锌氧化物。锌氧化物不与酸反应，这阻止了下锌和酸反应。（所以，当你从酸性电解质中取出锌电极时，你会看到锌电极变黑。
本描述也适用于原电池。也就是说，一旦连接到原电池的两极，电子就可以从一个电极输送到另一个电极，它就会发出电源。原电池产生的电流取决于内部化学反应释放电子的速度。在化学反应中使用电极中的所有金属原料后，电池不能继续产生任何电能，而是变成死电池。给原电池充电很困难，因为化学反应不容易反向，电极也可能被氧化。
在可充电电池（也称为电池）中，电极和电解质经过巧妙的选择，化学反应更容易逆转。
背景知识：正负电
电是带负电荷的电子流。在这种情况下，为什么我总是说电流从电池的正极流向负极？
这个故事来自电学研究史上的一个尴尬事件。本杰明 ? 富兰克林试图通过研究雷雨天的雷电现象来理解电流的性质。在这个过程中，他相信自己观察到了一种*“电流体”*从正流到负。他于1747 年提出了这个概念。事实上，不幸的是，富兰克林在1897年犯了一个错误 约瑟夫，物理学家 ? 汤姆孙孙宣布发现电子产品之前，他还没有得到纠正。电实际上是从负电荷较大的区域流向不那么负的地方，即更正的地方。在电池中，电子从负极流向正极。
你可能会认为，上述事实公开后，每个人都应该放弃富兰克林电流从正极流向负极的观点。但是人们 150 这一年都是这样想的。而且，当电子通过一条导线时，你仍然可以认为有等量的正电荷沿着相反的方向流动。当电子离开原位时，它会带走一个小的负电荷，所以原来的位置会变得更正。当电子到达目的地时，其负电荷使目的地不那么积极。当一个假想的正电荷朝相反的方向移动时发生的事情完全一样。不仅如此，所有描述电力行为的数学公式在应用假想正电荷流动时仍然成立。考虑到传统和便利性，我们仍然保留了富兰克林电流从正流到负流的错误观念，因为没有区别。
在表示二极管、晶体管和其他元件的符号中，你会发现一些箭头，它们提醒你这些元件应该放置在哪个方向——这些箭头从正极到负极，尽管这根本不是电子流动的实际方向。当富兰克林研究闪电时，他认为电荷从带正电的区域(天空中的云)移动到带负电的区域(地球)。的确，云呈正电性，但这意味着闪电的电子流实际上是从地面流向天空的。被雷击的人很可能会被自己的电子损坏，而不是因为他们接收了电子，如图所示 1-68 这是正确的观点。 图 在某些天气条件下，雷击电子流可能来自地面，通过你的脚，流出头顶，然后上升到云层。
理论知识：基本测量
现在，我想回顾一下你通常在电子教程开始时看到的定义。
每个电子的电荷相加，其基本单位是库仑，1 库仑等于 6241 509 629 152 650 000 电子电荷。如果你知道每秒有多少电子通过一段导线计算电流，单位是安培。
1 安培 = 1库仑 / 秒 （约6.24 × 10^18 个电子 / 秒）
即使能看到通电导线的内部，电子也远小于可见光的波长。你无法观察它们，电子数量太多，移动速度太快。但是，我们可以间接检测电子运动。例如，电子运动会产生电磁力。可以测量更多的电子产生更大的电磁力。我们可以根据它计算电流。电力公司在你家里安装的万用表是利用这个原理工作的。
通过导体驱动电子的力是电压，它产生电流，然后产生热量，正如你在短路电池中看到的那样。（如果你的导线电阻为零，它就不会通过它的电流产生任何热量。）我们可以直接使用这种热量（电炉就是这样），或者以其他方式使用电能，如运行电机。无论如何，从电子中提取能量来做某种工作。
1 V 可定义为生成 1 A 电流来做 1 W 工作所需的压力。之前定义过。瓦特 = 伏特 ×安培，但这个定义实际上来自另一个公式，即： 1 V = 1 W/A 这种表达方式更有意义，因为瓦特可以用非电学术语来定义。如果你感兴趣，我们可以像下面这样推导国际单位制:
1 W = 1 J/s 1 W等于在1N在力的作用下前进1m所需的功 1 N等于每秒让1kg的物体加速1m/s所需的力
对比功率公式： W = V × I W = V \times I W=V×I
W = N × S , ( 单 位 ： N ⋅ 米 N = M × a ( N 的 单 位 ： 千 克 ⋅ 米 / 秒 ） W = M × a × S W = N \times S , (单位：N·米 \\ N = M \times a (N的单位：千克·米/秒）\\ W = M \times a \times S W=N×S,(单位：N⋅米N=M×a(N的单位：千克⋅米/秒）W=M×a×S
W = J s W = \frac {J}{s} W=sJ 在此基础上，电学单位都可以用质量、时间以及电子的电荷等物理量来确定。
实际应用
根据图 1-31 的类比，水从水箱中流出的速度可以看做安培数，而水箱中的水面高度产生了压力，可以与电压类比，孔的大小相当于电阻。 以上场景中，功率在哪里呢？假设你放置一个小水轮，让孔里流出来的水冲击这个水轮，如图 1-69 所示。可以让这个水轮带上机械装置。现在水流已经在做功了。（记住，功率是做功速度的量度。）
这看起来也许有点像无中生有，没有往系统中加入任何能量，却从水轮中抽取了功。但请注意，水箱中的水位在下降。只要我加入几个助手，把废水搬运回水箱的顶部，就能明显看出，必须输入功才能得到功。如图 1-70 所示。
与之类似，电池似乎也只是发出功率而没有注入任何功率，但是其中的化学反应正在将纯金属转化成金属化合物，正是由这种状态改变从电池中获取功率的。如果是可充电电池，我们必须往回输入功率，使化学反应反向进行。 回到水箱的例子，假定我们无法从其中得到足够的功率来转动水轮。那么一种方案就是上升水面的高度，增大水的压力，如图 1-71 所示。
这相当于把两块电池首尾相连，正极接负极串联（就是我在柠檬电池实验时建议的连接方法）。两节电池串联会使电压加倍，如图 1-72 所示。只要电路中的阻值保持不变，更大的电压就会产生更多的电流，因为
电 流 = 电 压 电 阻 电流 = \dfrac {电压}{电阻} 电流=电阻电压
回到水箱的例子，如果我们想让驱动水轮的时间加倍，而水箱的容量已经用尽，怎么办？也许应该再造一个水箱，让水流从同一个孔流出。同样，如果将两块电池并排并联连接，电压是相同的，但是电池的使用时间会延长一倍。或者，这两块电池能比一块电池提供的电流更大。如图 1-73所示。
。
- 两块电池串联，电压是原来的两倍。
- 两块电池并联可以在电流不变的情况下让使用时间加倍，或者在相同使用时间下让电流增大一倍。