關(guān)于電池電動(dòng)勢(shì)的兩點(diǎn)探討

秦華

摘要：那么日常生活中不同型號(hào)的電池電動(dòng)勢(shì)相同嗎？新電池和舊電池的電動(dòng)勢(shì)又是什么關(guān)系？在學(xué)習(xí)電源這一節(jié)的時(shí)候很多學(xué)生對(duì)這兩個(gè)問題都有疑惑，本文就這兩個(gè)問題展開討論。

關(guān)鍵詞：電池；電動(dòng)勢(shì)；新舊電池；不同型號(hào)

電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量，日常生活中最常見的電源就是電池了，電池指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，它們都是通過化學(xué)力做功將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。那么日常生活中不同型號(hào)的電池電動(dòng)勢(shì)相同嗎？新電池和舊電池的電動(dòng)勢(shì)又是什么關(guān)系？在學(xué)習(xí)電源這一節(jié)的時(shí)候很多學(xué)生對(duì)這兩個(gè)問題都有疑惑，本文就這兩個(gè)問題展開討論。

首先來探討第一個(gè)問題，不同型號(hào)電池的電動(dòng)勢(shì)相同嗎？這個(gè)問題相對(duì)于第二個(gè)問題學(xué)生易于理解一些，要搞清楚這個(gè)問題首先要學(xué)生知道的是我們常說的電池多少伏實(shí)際應(yīng)該指電動(dòng)勢(shì)，而不是電壓。電源一旦被制造出來，沒有改變的情況下，它的電動(dòng)勢(shì)是永遠(yuǎn)不變的，但是電壓卻隨著外電路的改變（電阻、并聯(lián)等）而改變。兩者用一種單位來標(biāo)稱，但是完全兩碼事，電動(dòng)勢(shì)是電源才有的，電壓可能存在于沒有電源的孤立導(dǎo)體中。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于將單位電量正電荷從電源負(fù)極移到正極的過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化成的電能的多少；而電壓在數(shù)值上等于移動(dòng)單位電量正電荷時(shí)電場(chǎng)力作的功，就是將電能轉(zhuǎn)化成的其他形式能量的多少。它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過程是不一樣的。

學(xué)生仍然會(huì)有疑惑，他們問不同型號(hào)的電池體積不一樣是為什么呢？1號(hào)電池好像比7號(hào)電池提供的電能要多一些，這又是為什么呢？為了徹底消除他們的疑惑我拿出一個(gè)1號(hào)電池和一個(gè)7號(hào)電池，讓他們看電池上標(biāo)志，不管是7號(hào)電池還是一號(hào)電池，電池上清楚的標(biāo)志著1.5伏，那為什么不同型號(hào)的電池能提供的電能不一樣呢，首先我們來看電動(dòng)勢(shì)的定義式，電池的電動(dòng)勢(shì)E=W/q，W是非靜電力做的功，非靜電力做功越多，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能就越多，非靜電力做功的多少不僅與電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，還與電源內(nèi)自由電荷的電荷量有關(guān)，所以不同型號(hào)的電池體積不同，他們?nèi)菁{自由電荷的電荷量也不同，體積大的電池容納的自由電荷更多，但電動(dòng)勢(shì)是一樣的，所以體積大的電池可以更長(zhǎng)時(shí)間的做功，能夠提供的電能就多一些。

我們?cè)賮砜吹诙膯栴}，新舊電池的電動(dòng)勢(shì)相同嗎？這個(gè)問題一直以來都有兩種聲音。

大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為：電池用久了，電池內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就降低了，電池的電動(dòng)勢(shì)肯定變小了。因電動(dòng)勢(shì)來源于電池內(nèi)的好像物質(zhì)的化學(xué)能！化學(xué)（反應(yīng)）的能量，終會(huì)慢慢的減小的，因此電池的電動(dòng)勢(shì)也會(huì)慢慢降低！

第二種聲音是少數(shù)學(xué)生認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)只是表征電池兩級(jí)電勢(shì)差的物理量，區(qū)分新舊電池的主要依據(jù)是舊電池的內(nèi)阻比新電池大，正因?yàn)閮?nèi)阻大，所以電池能量也就無法輸出供設(shè)備使用了，但是舊電池兩級(jí)的電動(dòng)勢(shì)正常情況下還是和新電池差別不大的，因此電動(dòng)勢(shì)與電池新舊無關(guān)。

那么這兩種聲音誰是對(duì)的呢？我們用實(shí)驗(yàn)的方法來檢測(cè)一下就知道結(jié)果了。電動(dòng)勢(shì)怎么測(cè)量呢？

一種方法是用電壓表來粗測(cè)，現(xiàn)在我們就來用電壓表測(cè)量一下這兩節(jié)新電池和舊電池電動(dòng)勢(shì)，看看舊電池的電動(dòng)勢(shì)是不是一定就比新電池的小，筆者舉著兩節(jié)舊電池和兩節(jié)密封完好的新電池說。

為了讓學(xué)生心服口服，筆者先用一只小燈泡分別接在相串聯(lián)的兩節(jié)新舊電池兩端進(jìn)行檢驗(yàn)，然后對(duì)新電池的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行了測(cè)量，電壓表的指針指在接近3伏的位置。而當(dāng)電壓表接在舊電池兩端時(shí)，電壓表的指針清晰地指在接近3伏的位置上，與新電池的讀數(shù)相差不多。

但是直接用電壓表測(cè)量時(shí)原電池中有電流通過，電池有內(nèi)阻，會(huì)產(chǎn)生電壓降，從而電壓表測(cè)出的值一定比電動(dòng)勢(shì)小，所以為了精確測(cè)量，我們也可以用電勢(shì)差計(jì)測(cè)量，電勢(shì)差計(jì)測(cè)量中原電池中無電流通過，它實(shí)質(zhì)上是在無電流的情況下與標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)比較而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，故可準(zhǔn)確測(cè)量電動(dòng)勢(shì)。它的測(cè)量原理是利用電容串聯(lián)原理，通過串聯(lián)電量相等，而電勢(shì)計(jì)電容已知，可以算出電壓，且電壓與電勢(shì)計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角相關(guān)，得到電勢(shì)大小，等于電源電動(dòng)勢(shì)。

不管是粗側(cè)還是精測(cè)最后我們得出的結(jié)論是，新舊電池的電動(dòng)勢(shì)差不多，也就是說電池用舊了電動(dòng)勢(shì)并不會(huì)發(fā)生什么改變，通過以上分析我們就可以得出結(jié)論，電源的電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量，是由電源本身的性質(zhì)決定的，所以新舊電池的電動(dòng)勢(shì)是相同的。

本文筆者就電池的兩點(diǎn)問題展開探討，試圖告訴學(xué)生不同型號(hào)的電池電動(dòng)勢(shì)是相同的，電池用久了電動(dòng)勢(shì)并不發(fā)生變化，由于水平有限，觀點(diǎn)并不一定百分之百正確，不足不到之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電池用久了，電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小嗎？》襄樊四中 湖北 任建新

[2]高中物理教材《必修一》人教版

[3]《鼎尖教案》 物理必修一人教版endprint