一、前言
电池是如何工作的？ 很简单，只是利用的电池内部的酸物质与两种不同的金属之间的化学反应。其中一个金属带有更多的电子形成负极，另一个金属减少了电子形成正极。
那么如何使得电池工作呢？电池又是如何产生电流的呢？在Kathy老师解释的过程中，可以了解到一些是导体、一些则是绝缘，什么是电流、为什么所有电器和科学家都在维持一个共同的谎言、电子和离子的重要。通过化学来理解这都很简单。
▲ 1.1.1 不同的电池
二、导体和绝缘体
为了解释电池的工作原理，什么是电流，需要定义两个名词。电子和正电荷离子。为此需要从基本概念说起。
原子是由带有正电荷大质量的核心，也称原子核以及带有负电荷的电子云组成，电子云被原子核吸引并束缚在一起。
▲ 1.1.2 原子钟的原子核以及外部的电子云
仅仅这些还不足以解释电流或者电。然而对于一些原子它们对于外部的电子束缚并不紧密，它的电子比较容易脱离原子核的束缚而。这被称为电子，很形象，对吧。
当失去一部分电子之后，原子就有带有正电荷的原子核以及外部不足的电子组成，从而形成带有正电荷的离子。在没有被重新捕获之前，这些电子并不属于一个特定的原子，以及带正电荷的离子，即那些丢失了一个或者两个电子的原子。
三、电流
电流是由流动的电子形成，这是电流的定义。单个电子运动的速度实际上并不快，但可以形成在同一方向运动的电子同时流动。在金属中有很多电子和离子。电子可以在离子之间比较容易的穿行，这种物质成为导体。塑料中则几乎没有电子和离子，所以电很难通过它们，它们被称为绝缘体。在普通的电线中，内部的金属可以让电通过，外部的绝缘保护层则防止电流到外边，比如你的手上。
那么如何让电子在金属中呢？只需要一个电池就可以了。电池都有一个正极和负极。在负极上会大量的电子，正极则有大量的离子。异相吸、同相斥，所以负极的电子就会被排斥出负极流向被吸引的正极。如果外部使用了电线将电池负极与正极相连，那么电子就可以通过电线流向正极。
▲ 1.2.2 电流流动的错误想法
顺便说一下一个观念的事实。通常情况下我们都认为电流是从电池的正极流向负极。这个说法源自于对于正电荷与负电荷的定义。在1745年由于他任意定义并坚持认为在放电中电从正极流向了负极。此后过了150年之后人们才发现了电子的存在，那个时候我们已经建立了相应的设备、教学、规则里都认为电流从正极流向负极。所以为了不将所有的设备和规则改变，所以不再考虑实际情况。
每当我们讲到电流流动方向，实际中是带负电荷的电子沿着相反的方向流动。可以说不管是有意无意，所有的世界上所有科学教师和电子工程师都在着一个共同的谎言。真的不可思议，对吧？
▲ 1.3.2 电流流动的实际情况
四、电池
但是到此为止，电池是如何工作的还没有讨论。电池究竟如何产生并维持电极的正和负的呢？每个电池都利用了两种金属与酸或者碱物质之间的化学反应。酸倾向于电子，碱则与的离子反应。这样就使得反应的金属要么带有过量的电子形成负极，或者失去电子形成正极。
早的电池是在1800年建造的，是将银片和锌片放在装满盐水的杯子里。盐水在这里充当酸物质。这就形成一个比较弱的电池。其中盐与锌反应，增加了了电子形成了负极。与银反应移除了电子形成了正极。
▲ 1.4.1 1800年的伏打电池
很快人们使用了不同的金属片浸泡在酸液中制作了电池。现在汽车上的铅酸电池是由铅和氧化铅浸泡在硫酸液中构成的。
由于酸不是一个很方便使用的化学物质，酸很容易将外部容器进行腐蚀，酸液也容易泼洒。 在9年人们开始使用碱物质来替代电池中的酸液。
五、碱电池
当代大部分的电池都使用碱替代酸来组成电池。有很多种类的电池。下面让我们看一下碱电池的结构。 化学中的物质往往有很多别名，比如酸碱反应中的碱物质被称为 base, alkeline等。这一点会把人疯了。
碱电池有很多规格具有不同的形状河池尺寸。但内部具有相同的金属参与相同的化学反应。下面展示一个典型碱电池内部的结构。
▲ 1.5.1 碱电池结构
在电池有金属锌与一些碱物质混合，比如氢氧化钾。是氧化锰，氢氧化钾与金属锌反应，但其中带正电荷的离子出来，剩下多余的带负电荷的电子。接下来化学物质又和氧化锰反应，增加很多离子，于是形成过量的带正电荷的离子。锌与氧化锰被一层塑料，所以电子不会流入正极并与离子结合。电子并相互排斥，终汇聚在中间集电金属棒上。这个反应在两边持续一直到形成了很强的电动势，化学反应才停止。
常见到的碱电池的电压为1.5V。当电池接入电路回路中，电子从负极触发沿着导线流向电池的正极，化学反应又重新开始了，维持内部电动势为1.5V。
▲ 1.5.2 电路中的电池
经过化学物质与金属反应，逐步化学物质变得越来越弱，终失去了反应的能力。锌中的离子消耗净之后，电池就报废了。
六、充电电池
碱电池是一次电池，不能够反复充电。能够充电电池的工作原理也是类似的。通过化学反应相应的离子和电子。正极带有更多的离子，负极带有更多的电子。当电流反向流动的时候，充电电池内部的化学反应就反向进行。对应的离子回到了原来的金属里面，碱或者酸物质逐步增强。
不同的电池有着不同的结构、化学反映物质以及不同的金属。但都包含酸或者碱，两种不同的金属或者金属化合物，使得一边带有多余的负电荷电子，一边带有多余的正电荷离子。这就是电池工作原理。
这里面的化学过程很简单，是吧。
参考资料
[1]
闪电的驯服者：电学的历史:
本文来自投稿，不代表记事本立场，如若转载，请注明出处：https://www.buy373.com/1547.html
