[科普中国]-伏特电池

伏特电池是意大利物理学家伏特在1800年发明的，在早期被称为“电堆”。他把金属条浸入强酸溶液中时，他发现在两个金属条间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了伏特电池，而伏特电池即为现在的原电池的原型。1

概述伏特电池是意大利物理学家伏特在1800年发明的，在早期被称为“电堆”。

伽伐尼在1789年做了一个实验，用铁棒把青蛙吊起来，然后用铜丝接触青蛙的肌肉，青蛙会因此发生抽搐。当时，伽伐尼对这个现象并未在意，他认为这只是青蛙身体内的“动物电”在发挥作用。然而，伏特却对这个现象产生了兴趣。伏特在研究中发现，导电物体可以分为两大类：一类是金属物体，另一类就是液体，也就我们今天所说的电解液。两种不同的导体进行接触，会产生电势差。这种电势差很微弱，但是如果把电势差叠加起来，就能产生很大的电势差。青蛙的身体抽搐其实是因为导体接触产生了电，并非是“动物电”造成的。

1800年，伏特根据电势差叠加的思想．设计了一种装置。将锌板和铜板用布片隔开，叠在一起，然后浸在酸性溶液中，连人回路，产生了电流二这种装置实验成功后，伏特将其命名为“电堆”，也就是电池组。这种电堆就是早期的电力来源，后来的电池就是在此基础上发明的。2

伏特电池组成及原理每个伏特电池包含两个半电池，这两个半电池是通过含有阴离子和阳离子的导电电解质串联的。一个半电池包括电解质和正电极(称为阴极)。带负电荷的离子(称为阴离子)迁移到阴极；另外的半电池包括电解质和负电极(称为阳极)。带正电荷的离子(称为阳离子)迁移到阳极。在驱动电池的氧化还原反应中，阳离子在阴极被还原(得到电子)，而阴离子则在阳极被氧化(失去电子)的电极相互不接触，但是通过电解质实现电连接。图1所示为一个铜-锌电池的半电池。3

在一个铜-锌电池中，锌失去电子的趋势要强于铜。当两个电池通过一个盐桥和一个电导体连接以形成电子和离子流动的封闭电路时，铜离子(Cu2+)实际上是获得电子变为铜金属。电子流过连接电极的电导体，而离子则是流过盐桥，从而产生电流。3

伏特电池电动势伏特电池的净电动势为半反应减少的势能之差。一个电池的电驱动力称为端电压，测量单位为V。一个理想的电池的内部电阻可以忽略不计，因此它将维持一个恒定的端电压直到电能耗尽。

如果一个电池的电压维持在1.5V，而且储存的电荷为1C,那么到完全放电为止，它做的功为1.5J.通常一个电池是多个电化学电池的集合，例如，一个1.5V的AAA电池是单个1.5V电池，而一个9V的电池则是六个1.5V电池串联。3

伏特电池意义在伏特之前，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。伏特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，伏特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。3

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学