自制大內阻電池，輕松測內電壓

陳利亞

【摘要】 普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1第二章第7節(jié)《閉合電路的歐姆定律》，不少老師在備這節(jié)課的時候，總希望有個這樣的電池，能很方便準確地測出內外電壓，從而實驗驗證U內+U外=E，推導出閉合電路的歐姆定律的數學表達式。然而實驗室的器材卻不近人意：如果用實驗室的化學電池做演示實驗，測出的內電壓太小，并且隨外電阻的改變變化不大。把外電阻調到很小時內電壓才有較大的讀數，但是這樣得到的數據太少。所以，自制大內阻的電池以供課堂演示顯得非常必要。

【關鍵詞】 高中 物理 電池

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）04-175-01

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實驗室常用的化學電池如圖1，兩個裝有稀硫酸的容器通過中間的槽連通，槽內的液面高度可以通過向密閉的槽內充氣或放氣來改變（有的是在槽中間插入一塊隔離板，通過上提或下壓來改變液面的高度）從而改變內阻的。這種電池雖然改變了內阻，但由于內阻怎么改變都較小，所以內電壓小（通常0.1V左右），而且變化的幅度太小，達不到預期的效果。

怎樣提高自制電池的內阻呢？筆者參照粵教版物理教材，反復嘗試，終于成功掌握了制作方法。

制作出來的大內阻電池如圖2所示，左邊和右邊是兩個彼此獨立的透明容器，裝有稀硫酸，濃度為40%，最左側是碳板，最右側是銅板，分別作為電池的正極和負極，中間兩塊都是銅板（只要是相同的金屬板都行），作為內插“探針”。最后在兩容器之間架一座“橋”，該用什么材料架“橋”呢？筆者試過幾種不同的材料：納鞋底的麻線、運動鞋鞋帶、細小的布條，效果不太好，最終想到了酒精燈的燈芯，化學實驗室有一卷卷的燈芯線，剪了一段，先把它放在容器里泡一分鐘左右，然后把它的兩端分別置于左右容器里面，無需充電，一個理想的大內阻電池即制成了，制成后用三天都沒問題。電動勢和內阻基本不變（用完后要把極片取出來，用清水沖洗干凈，酒精燈芯泡在容器里）經過實驗，制作的電池電動勢1.3V左右，內阻500Ω左右（可以改變燈芯的長度任意改變內阻）

下面是筆者在實驗室拍的照片及測得的數據，選用1V量程的電壓表測電壓，讀數誤差小，很好地驗證了U內+U外=E

想不到夢寐以求的電池結構如此簡單，一條燈芯就實現(xiàn)了電池的大內阻，這里姑且叫它“燈芯電池”吧。只要多思考，多實踐，就能得到理想的實驗器材。

其實，自制水果電池也是一種不錯的選擇，效果雖然比不上“燈芯電池”，但做為一種嘗試，還是值得一提的。水果中芒果，青蘋果，橙子的電動勢較大，芒果的電動勢可達1V，青蘋果的可達1.2V，橙子的可達1.4V.水果電池的電動勢如果是插入兩根不同的金屬絲作為正負極的話測出的才0.2V左右，但當在水果中插入兩塊電極板時測得的電動勢明顯變大，可達1.3V（跟金屬板插入的深度有關系，即接觸面積越大，測出的電動勢越大）接入外電路，也可以測內電壓。不過水果電池的電動勢不穩(wěn)定，衰減的比較快，要想保持電動勢基本不變，需更換插金屬板的位置。筆者也試過把水果打成果汁倒進一個容器，放入極板及內電壓測試板，效果比直接插進水果里面要好。總之，多動腦，多嘗試，就會找到更好的方法。

做為一種探索，肯定存在經驗不足或不完善的地方，希望能和各位同行交流經驗，制作出一種很完美的可輕松測內電壓的電池。