电池内部电势为什么 负极 高 从 负极 到正极的两次跃迁的解释

电池内部电势为什么 负极 高 从 负极 到正极的两次跃迁的解释 电池内部电势为什么 负极 高 从 负极 到正极的两次跃迁的解释 电池内部电势为什么负极高? 下面我们以伏打电池为例说明电池电动势的产生和电池内外电路中电势变化的规律，从而判断出电池内部静电场的方向。 将锌板和铜板浸入稀硫酸溶液中后，硫酸与锌发生化学反应，锌板带负电，附近溶液带正电，在锌板与硫酸溶液相接触处产生了一种偶电层，锌板的电势低于靠近锌板的溶液的电势。铜板与硫酸也发生了化学反应，铜板带正电，附近溶液带负电，在铜板与硫酸溶液接触处也产生了一种偶电层，铜板的电势高于靠近铜板的溶液的电势。在两个偶电层的区域内部产生了静电场，方向均从正指向负。当该区域内的离子所受静电力与化学力(非静电力)相平衡时，化学反应停止，这样就形成了铜板为正极、锌板为负极电池。(如图1示)此时两极间的电势差等于由于非静电力作用在两极与溶液接触处产生的电势跃迁之和，即等于电源的电动势。溶液内部无电场存在，电势处处相等。 当K闭合后，偶电层内静电场迅速减弱，同时在电池外部电路和溶液内部迅速建立起电场。在电场力作用下，在外电路中，正电荷从正极向负极移动，在内电路中，正电荷从靠近电池负极的区域向靠近电池正极的区域移动。正电荷从负极移入靠近负极的溶液中以及从靠近正极的溶液中移到正极上都是依靠化学力做功来完成的，因此在正极和负极处均发生了电势跃变。整个闭合电路中电势的变化规律如图2示。此时正极的电势高于负极，但电池溶液内部电场的方向是从负极指向正极的。 偶电层: 当液体与固体接触时,在它们的分界面处会形成电量相等、符号相反的两层电荷,即偶电层。形成偶电层的主要原因是液体介质可以通过不同方式离解成正、负离子。例如,极性分子液体或杂质分子可以直接离解。 伏打电池:伏打电池 公元1799年，科学家伏打(伏特)以含食盐水的湿抹布，夹在银和锌的圆形版中间，堆积成圆柱状，制造出最早的电池-伏打电池。 将不同的金属片插入电解质水溶液形成的电池，通称伏打电池。 伏达与伏达电池 静电、导电、电的种类)，加上对雷电背景当时对于电已经有相当的认识( 的正确了解，尤其是避雷针的研制成功，消除人们对于雷电的畏惧。特别是蓄电装置的发现后，科学家开始动脑筋去想如何能够有效地运用电。 青蛙腿的启示意大利波洛尼亚大学的解剖学教授贾法尼 (LuigiGalvani1737.1798)经常利用电击研究生物反应，1780年秋天无意间发现，即使没通电源的情况下，剥下来的青蛙腿也会发生痉挛的现象，后来经过十年的研究，在1791年发成果。他一直认为这是一种由动本身的生理现象所产生的电，称为动物电，因此开发了一支新的科学电生理学的研究。同时也带动了电流研究的开始，触使电池的发明。关于这次意外的发现说法如下; 一次寻常的闪电，使贾法尼解剖室台上的起电机发生电气火花的同时，放在桌子上与钳子和镊子环连接触的一只青蛙腿发生痉挛，而此时起电机与青蛙腿之间并无导体连接。接著他把青蛙腿的一只脚吊高，再用黄铜钩刺在脊髓上，并使其接触银制的台板，让另一只脚可以在台板上方自由活动，当它碰到银台时，脚的肌肉就起收缩而离开台板，但是离开台板后即又再度伸长碰到银台，如此反覆摇摆。如果将钩与台改换成同一种金属，就看不到这种现象。 伏达和贾法尼的争辩意大利利帕维亚大学的物理学教授伏达(AlessandroVlota1745.1827)，反覆重做贾法尼的实验，仔细观察后发现电并不是发生于动物组织内，而是由于金属或是木炭的组合而产生的。于是伏达完全不使用动物的组织，仅用不同的金属相接触，使用莱顿瓶及金箔检电器进行实验，发现在接触面上会产生电压，称为接触压。这种装置可以同时用不同的几种的金属，提高实验效果，但是总无法产生连续不断的电流。 伏达同时注意到贾法尼的实验中也是使用不同的金属，而实验中的青蛙腿可以看作一种潮湿的物质，所以就使用能够导电的盐水液体代替动物组织试验之，终于因此发现了电池的原理，做出了著名的伏达电堆与伏达电池。 贾法尼和伏达是朋友，贾法尼相当坚持自己的看法，伏达的反对意见触使贾法尼更进一步的研究，这一次他干脆不用任何金属做导体，剥出一条青蛙腿的神经，一端缚在另一条腿的肌肉上，另一端和脊髓相接，结果腿仍然会有抽搐现象，证明了表现在青蛙腿上的电刺激，可以仅仅来自动物本身，这就是所谓的贾法尼电池、贾法尼伏达电堆与伏达电池 伏达电堆是由几组圆板对堆积而成，每一组圆板包括两种不同的金属板。所有的圆板之间夹放著几张盐水泡过的布，潮湿的布具有导电的功能。伏达进一步试验不同金属对所产生的电动势效果，得到以下的关系; Zn--Pb--Sn--Fe--Cu--Ag--Au 同时他也试过不同的导电液，后来就用稀硫酸液代替盐水。至于电堆的原理，伏达则认为是由于金属接触的机械原因所导致的，一直到后来赫尔姆霍兹才指出这是错误，而认为这是化学作用所引起的。在不同金属与电解质溶液间两两接触之后，溶液中的离子形成定向移动从而产生电流。 1800年伏达将十几年研究成果，写成一篇论文[论不同金属材料接触所激发的电]，寄给英国皇家学会，不幸受到当时皇家学会负责论文工作的一位秘尼克尔逊有意的搁置，后来伏达以自己名义发表，终于使尼克尔逊的窃取行为遭受学术界的唾弃。 当时法国皇帝拿破仑平素喜欢学者，1800年11月20日在巴黎召见伏达，当面观看实验顿觉感动，立即命令法国学者成立专门的委员会，进行大规模的相关实验。同时也颁发6000法郎的奖金和勋章给伏达，发行了纪念金币，而伏达也被作为电压的单位，直到现在我们还在如此引用。 伏达电池的影响在伏达之前，人们只能应用摩擦发电机，运用旋转以发电，再将电存放在莱顿瓶中，以供使用，这种方式相当麻烦，所得的电量也受限制。伏达电池的发明改进了这些缺点，使得电的取得变成非常方便，现在电气所带 来的文明，伏达电池是一个重要的起步，他带动后续电气相关研究的蓬勃发展，后来利用电磁感应原理的电动机，和发电机研发成功也得归功于它，而发电机之后电气文明的开始，导致第二次产业革命改变人类社会的结构。 丹麦丹聂尔(J.F.Daniell)和卢克歇尔(Leclanche)发明乾电池。西元1859年,普兰第(R.L.G.Plante)发明铅蓄电池。 英国的化学家德斐(HumphryDavy1778.1829)后续的研究发现了几种碱金属，导致电气化学工业的兴起。德斐在电流的磁效应上面的研究有过重要的贡献，著名的物理大师法拉第，曾经在德斐当助理学习。 MSN空间完美搬家到新浪博客!