介紹一種微電流“探測器”在原電池實驗中的應(yīng)用

章建鋒　葉蘭峰（浙江省湖州市菱湖中學(xué)　浙江湖州　3308；浙江省玉環(huán)縣玉環(huán)中學(xué)　浙江玉環(huán)　37600）

介紹一種微電流“探測器”在原電池實驗中的應(yīng)用

章建鋒1葉蘭峰2
（1浙江省湖州市菱湖中學(xué)浙江湖州313018；2浙江省玉環(huán)縣玉環(huán)中學(xué)浙江玉環(huán)317600）

摘要：通過對各種原電池中電流檢驗的方法比較，以及在探究銅、鋅、蒸餾水原電池電流存在的過程中，使用耳機(jī)塞進(jìn)行測試，并借鑒了他人的觀點，發(fā)現(xiàn)耳機(jī)線是一種取材方便、靈敏度高的原電池電流“探測器”，為原電池電流測試提供了一種新的方法。

關(guān)鍵詞：原電池；電流檢驗；微電流；耳機(jī)線；靈敏度高

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）04-0086-02G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

原電池裝置是高中電化學(xué)知識中的一個重要內(nèi)容，不同的電極材料，不同的電解質(zhì)溶液，組成的原電池電路中的電流強(qiáng)度各有不同，檢測方法也很多，那是否存在一種取材方便、檢驗靈敏的檢測方法呢？

一、測試原電池裝置中電流存在的方法比較

1．銅、鋅、稀硫酸原電池電流測試

在蘇教版《化學(xué)2》以及一些教輔資料中介紹了一些檢測原電池裝置電流形成的方法，如圖1銅、鋅、稀硫酸原電池裝置中，可以分別接入發(fā)光二極管、小電珠、音樂卡、電流表或者靈敏電流計進(jìn)行檢測，均獲得成功。

除了上述方法外，筆者還試著發(fā)現(xiàn)了另外兩種方法，其一，用手指捏住兩極導(dǎo)線接頭的裸露部分，一會兒手指會明顯感覺導(dǎo)線溫度的升高，原因很簡單，Q＝I2Rt（Q：熱量，I：電流，R：電阻，t：時間），電能轉(zhuǎn)化為熱能，說明電流的形成，當(dāng)然，該原電池電壓較小，不會對手指造成傷害。其二，用耳機(jī)線金屬插頭去接觸兩極導(dǎo)線接頭的裸露部分，可以聽到明顯的“茲茲”聲，原因也很簡單，電能轉(zhuǎn)化為聲能，也說明電流的形成。

圖1　銅、鋅、稀硫酸原電池電流測試

2．銅、鋅、氯化鈉溶液原電池電流測試

上述檢測方法均能成功，是因為圖1原電池裝置中提供能使這些用電器工作的電壓或者電流，為我們所能看到、聽到和觸摸到。筆者將圖1裝置中電解質(zhì)溶液稀硫酸改成氯化鈉溶液，然后用上述方法進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)光二極管、小電珠無法發(fā)光，手指感受不到溫度升高，音樂卡無法唱響美妙的音樂，電流表A表無明顯偏轉(zhuǎn)，只有耳機(jī)線能聽到明顯的“茲茲”聲和靈敏電流計G表檔有明顯偏轉(zhuǎn)。

由于銅、鋅、氯化鈉溶液原電池發(fā)生的是鋅片的吸氧腐蝕，原電池裝置中電流強(qiáng)度減小，那有些檢測方法自然無法檢測到，以致我們無法獲得原電池有電流存在的“信號”，對于耳機(jī)線檢測原電池電流存在筆者充滿了信心，試圖改變條件繼續(xù)探究。

二、耳機(jī)線測試原電池微電流靈敏度的檢驗

經(jīng)過上述條件的改變，只剩下耳機(jī)線和靈敏電流計能檢測出微弱電流，于是再進(jìn)行改變，將圖1中的電解質(zhì)溶液改成蒸餾水，結(jié)果靈敏電流計發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明裝置存在微弱電流，但是用耳機(jī)線測試并未聽到聲音，筆者納悶，耳機(jī)線“輸給”了靈敏電流計，是否是由于電流太小，什么原因？經(jīng)過分析，認(rèn)為靈敏電流計能檢測出電流的存在，說明鋅片發(fā)生了吸氧腐蝕形成電流，使用圖1裝置時空氣與U型管銅片這一級的水面接觸面積太小，導(dǎo)致電流強(qiáng)度太小亦或者耳機(jī)線插頭與外電路裸露銅絲接頭的接觸面太小以致無法讓耳機(jī)線檢測到，為了增大空氣與電極以及耳機(jī)線插頭與電極的接觸面，筆者使用餐巾紙將該原電池裝置做了圖2改變并進(jìn)行了測試探究。

圖2　餐巾紙使用下的銅、鋅、蒸餾水原電池電流測試探究過程

將一張餐巾紙經(jīng)過折疊，寬度與銅片寬度一樣但長度為其一半，滴上蒸餾水潤濕餐巾紙，潤濕至輕輕擠壓時水滴不會滴落即可，按照圖2中的A圖進(jìn)行測試，輕輕擠壓兩極，使空氣能透過餐巾紙與電極充分接觸，結(jié)果聽到了明顯的“茲茲”聲。

但筆者又察覺到，在進(jìn)行該實驗時，手指捏住電極，而皮膚上會有汗液，會不會對該實驗造成影響呢？于是又進(jìn)行了如圖2中B圖的測試，使用了一張折疊過的干燥的餐巾紙進(jìn)行測試，結(jié)果也聽到了“茲茲”聲，只是聲音弱了一些，于是暫時得出結(jié)論，手指上的汗液對該實驗有影響，接著又進(jìn)行了如圖2中C圖和D圖的測試，結(jié)果C圖聽到了明顯的“茲茲”聲，而D圖沒有聽到聲音。

經(jīng)過上述測試探究，筆者暫時得出結(jié)論，由于水是一種弱電解質(zhì)，銅、鋅、蒸餾水能構(gòu)成原電池，手指上分泌的汗液也能與這兩種材料構(gòu)成原電池，但是通過耳機(jī)線測試得出形成的電流較前者微弱。

但新的疑問又再次產(chǎn)生，餐巾紙在生產(chǎn)過程中是否添加了一些電解質(zhì)，如果是這樣，蒸餾水的測試存在影響因素，于是筆者又進(jìn)行了改進(jìn)并測試，如圖3中，手持耳機(jī)線插頭絕緣部分，讓鋅片傾斜與銅片夾住耳機(jī)線插頭進(jìn)行測試，結(jié)果聽到了明顯的“茲茲”聲。

經(jīng)過一步一部對銅、鋅、蒸餾水原電池影響因素的探究測試，得出了這樣幾個結(jié)論：銅、鋅、蒸餾水能構(gòu)成原電池；該原電池使用圖1裝置進(jìn)行耳機(jī)線檢驗不成功的原因是耳機(jī)線與外電路接觸面太??；耳機(jī)線能進(jìn)行微弱電流的檢測。

圖3　銅、鋅、蒸餾水原電池測試

三、使用耳機(jī)線對相關(guān)文獻(xiàn)中微電流原電池進(jìn)行測試

關(guān)世榮［1］老師提出碳、銅、稀硫酸也能構(gòu)成原電池，于是筆者又更換了鋅片，用一根皮筋將一根碳棒與耳機(jī)線插頭固定讓耳機(jī)線線插頭去接觸銅片，如圖4中的A圖，同樣也聽到了微弱“茲茲”聲，說明銅、碳、稀硫酸確能構(gòu)成原電池。

劉東彪［2］老師提出銅、碳、乙醇能否構(gòu)成原電池并形成明顯的電流與乙醇中含水量有關(guān)，筆者同樣使用了99．7%（因為無100%的酒精）進(jìn)行了如圖4中的B圖進(jìn)行測試，沒有聽到聲音，接著筆者使用膠頭滴管向燒杯中逐滴加入蒸餾水并進(jìn)行測試，結(jié)果等加入到一定量的時候，聽到了“茲茲”聲，確實證明了劉東彪老師的觀點。

圖4　耳機(jī)線測試其他微電流原電池

綜上所述，通過上面的實驗探究，讓我們獲得了一種檢驗電流的新方法，這種方法取材方便，靈敏度高，雖然不及靈敏電流計有確切的讀數(shù)，但也能定性的知道原電池中電流的存在，甚至通過耳機(jī)塞聽到“茲茲”聲的大小，也可以大致確定電路中電流的大小情況，請各位感興趣的同行們試著使用并提出寶貴的意見與建議。

參考文獻(xiàn)

［1］關(guān)世榮．碳、銅、硫酸不能構(gòu)成原電池嗎［J］．化學(xué)教學(xué)，1990，（3）：44

［2］劉東彪．對原電池實驗現(xiàn)象與原理的再探究［J］．化學(xué)教學(xué)，2014，（10）：58

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．04．033