1.檢流計:一種靈敏的電流檢測儀器。可用來檢驗電路中是否有電流及電流的方向。
(如圖6.所示)
(1)檢流計的指針在中央時,其讀數為零。
(2)當電流由右端(+端)流入時,指針會向右偏轉;反之,則向左偏轉。
2.簡易電池的實驗中(如圖7.所示),以兩片鋁箔分別連接檢流計的左右端,
並以雙手放在兩片鋁箔上,發現檢流計指針並無偏轉。
若此時將連接+端的鋁箔改成銅箔,再以雙手分別放在鋁箔及銅箔上,
發現檢流計的指針開始偏轉(往+端偏轉),表示有電流通過檢流計,
且電流的方向是由銅箔經檢流計流向鋁箔。
3.簡易電池:可利用活性不同的兩種金屬,及人體或電解質將其連接成通路後,
即可造成電位差,而產生電流的裝置。
4.伏打電池:伏打在西元1800年利用含食鹽水的濕抹布夾在銅和鋅的圓形板中間,
並且重複堆積成圓柱,再利用導線連接最頂層的銅圓板和最底層的鋅圓板,
所製造出的世界最早的電池。(如圖8.所示)
5. 鋅銅電池:利用伏打電池的原理,以鋅片為負極(置入於硫酸鋅溶液中),
銅片為正極(置入於硫酸銅溶液中)再以鹽橋(通常置入硝酸鉀溶液)連接兩裝置
所形成的電池。若以導線接上檢流計就可觀察其電流流動情形。
6.鹽橋:以U型管裝有電解質連接兩分開的電池正負極所置入的電解質溶液,
以離子導電的方式所形成通路的裝置。
(1)鹽橋內所置入的電解質需為不與電池正負極溶液作用的易解離的鹽類,
如硝酸鉀 . 硫酸鈉等。
(2)置入鹽橋後,鹽橋內電解質溶液中的正離子會往正極移動,負離子會往負極移動,
以維持溶液的電中性。
7.鋅銅電池的作用原理:(如圖9.所示)
(1)離子的電子得失情形:
a. 負極(鋅片):Zn → Zn2+ + 2e- (氧化反應:失去電子)
b. 正極(銅片):Cu2+ + 2e- → Cu (還原反應:得到電子)
c. 總反應:Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu (氧化還原反應)
(2)外觀變化的情形:
a. 負極的鋅片因活性大於銅而容易釋放電子,並產生鋅離子於溶液之中,
如此鋅片的質量減少。(鋅離子無色,不易從顏色察覺其變化)
b. 正極的銅離子因游向正極的銅片獲得電子,並產生銅原子而附著於銅片上,
使得銅片的質量增加。且因銅離子減少使得溶液的藍色變淡。(銅離子為藍色)
c. 鹽橋中的鉀離子游向正極,(因正極的銅離子(正離子)減少);
而硝酸根離子游向負極,(因負極的鋅離子(正離子)增加),
如此可使兩杯溶液維持電中性。
d. 外部電路:藉電子從負極經檢流計流向正極而導電。
內部電路:藉離子游動得失電子而導電。
8.電池的種類:可分為一次電池及二次電池。
(1)一次電池:使用後不可充電的電池。
a. 碳鋅電池:
a1.負極是鋅(外殼),正極是碳棒(中間,反應物為二氧化錳);
電解質主要成分為氯化銨(糊狀)。
a2.電壓約為1.5伏特。放電一段時間,電壓會降低,終至無法使用。
a3.密閉的碳鋅電池若充電則會產生氣體,而有爆炸的危險,所以不可充電。
b. 鹼性電池:
b1.外觀 . 型號與電壓均與碳鋅電池相似,主要的差別在於電解液是鹼性的
氫氧化鉀溶液。
b2.鹼性電池的電壓較穩定 . 電流較大 . 放電時間較長。
(2)二次電池:可充電重複使用的電池。
a. 鉛蓄電池:
a1.負極是鉛(板),正極是二氧化鉛(板),浸泡於電解質為 硫酸溶液之中。
電壓為2伏特。
a2.放電時,兩電極皆反應產生硫酸鉛和水,硫酸濃度 降低。
其反應為: Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
a3.充電時,兩電極接上直流電源,正極接正極,負極接負極,
反應後負極的硫酸鉛恢復為鉛,正極的硫酸鉛恢復為二氧化鉛,硫酸濃度上升。
其反應為:2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + 2H2SO4
a4.鉛蓄電池廣泛用於不斷電電源 . 控制開關與警報器及汽 . 機車中。
使用過程中,可測量硫酸水溶液的濃度來判斷充電的程度,
並應定期檢查硫酸液面高度,使其保持在適當範圍內。
b. 鋰電池:可分成一次電池與二次電池。
b1.一次電池:用於計算機與手錶等小型電器中,不能重複充電使用。
b2.二次電池:用於行動電話與筆記型電腦中,可重複充電使用。電壓約為3.7伏特。
b3.鋰電池在不適當使用時,會燃燒或爆炸,因此搭飛機時,
鋰電池須放在隨身包包中,不得託運。
c. 鎳氫電池:
c1.鹼性電池和碳鋅電池長期不使用時,易滲漏出有害液體,損害電器,
相較之下,鎳氫電池是較為安全的電池。
c2.鎳氫電池比鹼性電池具有更大的輸出電流,所以適合用於高耗電產品,
如無線電話和遙控器電源。
*課文重點複習 :