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當高中電學遇上電池,你還看得懂么?

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 高中物理 來源: 記憶方法網

電磁學是高考中重要的一部分,很多同學覺得電磁學太過抽象,因為我們生活中幾乎不可能見到那些物理題中描繪的情形,大家時不時還會抱怨一下高考的這些知識就是為了考試,除了應付考試一點用也沒有。其實并不是這樣,我們的生活處處和電打交道,如果留心就會發現電磁學中的很多知識在生活中都有應用,比如我們大家非常熟悉的電池。

電動勢

在物理里面,我們一般將電池和其他供電裝置統稱為電源,這意味著電池和其他電源既有著聯系,也有著不太一樣的地方。在學習電源時,我們主要學習了電源的兩個物理特征,即電動勢和內阻。電動勢的定義是,電源搬運單位電荷時非靜電力所做的功的大小在數值上等于電動勢。

在這里我們需要強調關于非靜電力的問題。因為在電源內部,電荷是逆著電場線方向運動的,所以必然還會收到一個非靜電力克服電場力推動電荷運動,這個非靜電力就由電源提供,對于電池來說,這個非靜電力我們可以認為是化學力。因為非靜電力推動電荷逆著電場力方向運動,那么從能的角度出發,電荷的電勢能應該上升,電源的非靜電能消耗,對于電池來說,即電池的化學能消耗。

所以一般的,對于電源的定義,我們可以從兩個角度出發,第一個是從力的角度,即電源是提供非靜電力,推動電荷在電源內部運動的裝置,第二個是從能的角度,即電源是消耗自身非靜電能補充電荷靜電能的裝置。電池作為電源的一種,自然也滿足電源的特征,電動勢說的是搬運單位電荷電源所貢獻出的能量,那么對于電池來說,我們常見的電池標稱的伏值就是電池的電動勢,如一節五號電池是1.5V,即意味著一節五號電池搬運1C電荷貢獻出1.5J的能量。

內阻

除了電動勢的概念,我們在學習電源時還學習了內阻的概念。那么對于電池,內阻的概念依然存在,不過我們一般不會在電池上標稱其內阻值。這是因為電池的內阻一般是在變化的,比如五號電池,隨著電池的使用,內部不斷發生化學反應,其內阻一般會變大。這也是為什么有的電池在玩具四驅車中已經無法使用,但是放到電視遙控器里還可以繼續使用的原因。

電池從頭到尾,其伏值即電動勢都沒有變化,變的是內阻。內阻變了,對于相同的外端電路即外電路阻值一定時,路端電壓也就不一樣。電池使用時間越久,內阻越大,那么提供的路段電壓也就越小,所以無法繼續帶通四驅車的馬達。但是此時將電池放入遙控器內,依舊可以使用,這是因為遙控器內的外電路阻值和四驅車馬達的外電路阻值不同,和變大了的電池內阻相比,遙控器的電路依舊可以獲得較大的路端電壓,這樣就可以繼續工作了。

容量

上面兩點,都是從電源的一般特征來考察電池的,除了這兩點,電池還有一個重要的物理特征,就是容量。我們剛剛在電動勢里提到,電動勢可以用來評價電池給予單位電荷能量的能力,電動勢大,意味著電池可以給予單位電荷更多的能量。那么仔細想一想就會發現,電池能給多少電荷這樣的能量也是一個重要的問題,這個問題對應的物理參數就是容量。

對于家庭電源,不會存在這樣的問題,因為家庭電源接入電網中,電網可以源源不斷的搬運電荷。按照我們的理解,電池的容量應該是電池可以搬運電荷的多少,電荷的單位是庫倫,那么容量的單位應該也是庫倫,但是在實際中,我們一般很少使用庫倫,以移動電源為例,買移動電源時,其價格和容量直接相關,我們一般用毫安時(mAh)來衡量容量。仔細思考可以看到,毫安時應該是毫安和時相乘得到,毫安是電流的單位,時是時間的單位,兩者相乘,正好是電荷量的單位,具體的計算:1mAh=0.001A×3600s=3.6C。

相信下次各位再看到林林總總的電池時,

應該不會太過頭疼了。

留心生活,處處都有物理的影子。


本文來自:逍遙右腦記憶 /gaozhong/985557.html

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