日常工程

电池如何工作

电池利用化学反应,推动电子沿完整路径流动。

想象两个高度不同的水箱。把它们连起来,水就会流向较低的水箱;电池产生电势差,推动电荷通过电路。

  1. 电池剖面中有两个电极、电解质和夹在中间的隔膜。负极隔膜正极周围的电解质

    步骤 1

    电池有两极

    两个不同的电极浸在电解质中,隔膜使它们无法直接接触。

  2. 电池一极有较多电子,另一极较少,从而产生电压。负极侧可用电子较多正极侧接收电子

    步骤 2

    化学反应产生电压

    反应使一个电极比另一个电极拥有更多可用电子。这种电势差就是电压。

  3. 电子被电池内的隔膜挡住,转而流向外部导线。电子内部受阻改走导线

    步骤 3

    隔膜阻止抄近路

    电子无法直接穿过隔膜,因此必须走外部通路。

  4. 闭合电路通过灯泡连接电池两端。循环负极端导线设备正极端

    步骤 4

    闭合电路打通路径

    用设备连接电池两端后,电子就能通过外部电路移动。

  5. 电子沿外部导线移动,同时离子在电池内的电解质中移动。电池外部电子走导线设备获得能量电池内部离子走电解质反应保持平衡

    步骤 5

    离子在内部移动

    电子沿导线流动时,称为离子的带电原子会穿过电解质,让反应继续进行。

  6. 满电电池逐渐耗尽可用反应物,充电电池再逆转这一过程。已充电工作中已放电再充电

    步骤 6

    反应最终会衰减

    随着材料发生变化,电池最终无法维持足够电压。充电电池能逆转其中许多变化。

常见误区

电池像水桶一样储存散装电。

电池储存的是化学能。接通完整电路后,内部反应产生电压并推动电荷移动。

快速检查

电子为什么经过设备,而不直接穿过电池?

  1. 隔膜挡住了直接路径
  2. 电子害怕化学物质
  3. 正极端没有电荷
查看答案

隔膜允许所需的离子移动,却阻止电子在电池内部直接抄近路。

资料来源

  1. DOE Explains...BatteriesU.S. Department of Energy
  2. How does a battery work?MIT School of Engineering