伏打电池(伽伐尼电池)的工作原理


伏打电池是一种将自发(自然)氧化还原反应的化学能转化为电能的电化学电池。伏打电池也称为伽伐尼电池。

伏打电池以其发明者亚历山德罗·伏打的名字命名,发明于1799年。

在氧化还原反应中,电子在两种不同的物质之间转移,如果这些反应自发发生,则这些反应会释放能量。因此,释放的能量被用来做功。为了处理这种能量,需要将反应分成两个半反应——氧化和还原。通过使用两个不同的容器和连接线,电子从一端转移到另一端。这就创建了一个**伽伐尼电池**或**伏打电池**。

伏打电池原理

伏打电池的工作原理是基于这样一个事实:伏打电池所做的电功是由伏打电池中自发氧化还原反应的吉布斯自由能引起的。

伏打电池由两个半电池和一个盐桥组成。每个半电池都浸没在电解质中的金属电极。这两个半电池通过连接线连接到电压表。

伏打电池的组成部分

  • **阴极** – 伏打电池的阴极由铜制成。这是电池的正极,在此电极上发生还原反应。

  • **阳极** – 此电极由锌金属制成。它构成电池的负极,在此电极上发生氧化反应。

  • **两个半电池** – 氧化和还原被分成两个不同的部分。

  • **盐桥** – 它含有伏打电池中完成电路所需的电解质。

  • **外电路** – 电子通过此电路在电极之间流动。

伏打电池的工作过程

在伏打电池中,当电极浸入电解质时,在电极和电解质的接触面上,电极原子倾向于在电解质溶液中产生正离子,并将电子留在电极上。因此,电极带负电。

同时,电解质溶液中的正离子也倾向于沉积在电极上,使电极带正电。

因此,这两个相反的反应使电极相对于电解质带正电或负电。因此,在电极和电解质之间建立了电位差。这种电位差称为电极电位。

现在,发生还原反应的电极称为阴极,相对于溶液带正电,而发生氧化反应的电极称为阳极,相对于电解质溶液带负电。其结果是在伏打电池的两个电极之间建立了电位差。这种电位差称为电池电位。

当没有电流从伏打电池中取出时,电池电位称为伏打电池的电动势 (EMF)。当外电路连接到伏打电池时,电子开始从阳极(负极)流向阴极(正极)。因此,在外部电路中,常规电流从正极流向负极。

伏打电池的类型

  • 原电池

    • 干电池

    • 水银电池

    • 碱性电池

  • 二次电池

    • 镍镉电池

    • 铅酸电池

    • 锂离子电池

一次伏打电池

无需事先由某种外部电源充电即可产生电能的电池称为原电池。在这种类型的电池中,只要存在活性物质,就可以通过化学反应获得电能。一次电池用完后,就不能再次充电。

二次伏打电池

用过的二次伏打电池可以通过反向通电再次充电。因此,它可以反复使用。电池充电时会发生化学变化,这些变化在放电过程中会反转。

伏打电池的优点

  • 一次伏打电池产生稳定的电流,重量轻,因此便于携带。

  • 二次电池可充电。

  • 二次电池长时间提供大量稳定的电能。

伏打电池的缺点

  • 一次伏打电池不可充电。

  • 二次电池价格昂贵。

伏打电池的应用

  • 用于手表、遥控器、计算器、玩具等。

  • 也用于相机、手机、笔记本电脑等。

  • 用作燃料电池,为发动机供电。

更新于:2021年5月29日

4000+ 浏览量

开启你的职业生涯

完成课程获得认证

开始学习
广告
© . All rights reserved.