關于電池電動勢的兩點探討

秦華

摘要：那么日常生活中不同型號的電池電動勢相同嗎？新電池和舊電池的電動勢又是什么關系？在學習電源這一節的時候很多學生對這兩個問題都有疑惑，本文就這兩個問題展開討論。

關鍵詞：電池；電動勢；新舊電池；不同型號

電動勢是反映電源把其他形式能量轉化為電能本領強弱的物理量，日常生活中最常見的電源就是電池了，電池指盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間，它們都是通過化學力做功將化學能轉化成電能的裝置。那么日常生活中不同型號的電池電動勢相同嗎？新電池和舊電池的電動勢又是什么關系？在學習電源這一節的時候很多學生對這兩個問題都有疑惑，本文就這兩個問題展開討論。

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

學生仍然會有疑惑，他們問不同型號的電池體積不一樣是為什么呢？1號電池好像比7號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1號電池和一個7號電池，讓他們看電池上標志，不管是7號電池還是一號電池，電池上清楚的標志著1.5伏，那為什么不同型號的電池能提供的電能不一樣呢，首先我們來看電動勢的定義式，電池的電動勢E=W/q，W是非靜電力做的功，非靜電力做功越多，其他形式的能量轉化為電能就越多，非靜電力做功的多少不僅與電動勢有關，還與電源內自由電荷的電荷量有關，所以不同型號的電池體積不同，他們容納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，但電動勢是一樣的，所以體積大的電池可以更長時間的做功，能夠提供的電能就多一些。

我們再來看第二的問題，新舊電池的電動勢相同嗎？這個問題一直以來都有兩種聲音。

大多數學生認為：電池用久了，電池內部的化學能轉化為電能的本領就降低了，電池的電動勢肯定變小了。因電動勢來源于電池內的好像物質的化學能！化學（反應）的能量，終會慢慢的減小的，因此電池的電動勢也會慢慢降低！

第二種聲音是少數學生認為電動勢只是表征電池兩級電勢差的物理量，區分新舊電池的主要依據是舊電池的內阻比新電池大，正因為內阻大，所以電池能量也就無法輸出供設備使用了，但是舊電池兩級的電動勢正常情況下還是和新電池差別不大的，因此電動勢與電池新舊無關。

那么這兩種聲音誰是對的呢？我們用實驗的方法來檢測一下就知道結果了。電動勢怎么測量呢？

一種方法是用電壓表來粗測，現在我們就來用電壓表測量一下這兩節新電池和舊電池電動勢，看看舊電池的電動勢是不是一定就比新電池的小，筆者舉著兩節舊電池和兩節密封完好的新電池說。

為了讓學生心服口服，筆者先用一只小燈泡分別接在相串聯的兩節新舊電池兩端進行檢驗，然后對新電池的電動勢進行了測量，電壓表的指針指在接近3伏的位置。而當電壓表接在舊電池兩端時，電壓表的指針清晰地指在接近3伏的位置上，與新電池的讀數相差不多。

但是直接用電壓表測量時原電池中有電流通過，電池有內阻，會產生電壓降，從而電壓表測出的值一定比電動勢小，所以為了精確測量，我們也可以用電勢差計測量，電勢差計測量中原電池中無電流通過，它實質上是在無電流的情況下與標準電池的電動勢比較而實現測量的，故可準確測量電動勢。它的測量原理是利用電容串聯原理，通過串聯電量相等，而電勢計電容已知，可以算出電壓，且電壓與電勢計指針偏轉角相關，得到電勢大小，等于電源電動勢。

不管是粗側還是精測最后我們得出的結論是，新舊電池的電動勢差不多，也就是說電池用舊了電動勢并不會發生什么改變，通過以上分析我們就可以得出結論，電源的電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量，是由電源本身的性質決定的，所以新舊電池的電動勢是相同的。

本文筆者就電池的兩點問題展開探討，試圖告訴學生不同型號的電池電動勢是相同的，電池用久了電動勢并不發生變化，由于水平有限，觀點并不一定百分之百正確，不足不到之處，敬請批評指正。

參考文獻：

[1]《電池用久了，電動勢會減小嗎？》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