[第10集] 电池和电动势—MIT电和磁

根据网易公开课之MIT电和磁视频所做的笔记—[第10集] 电池和电动势。

—————————————————————————————

  视频地址：http://v.163.com/special/opencourse/electricity.html

—————————————————————————————

这节课的内容：

电池

电动势

电功率

硫酸铜电池

电池内部的电流方向与电场方向相反！

在溶液中，硫酸根充当载流子，从正极移动到负极，与电场方向相同（正常负离子受电场力作用应该与电场方向相反运动），这里化学能迫使其向相反方向运动（如何迫使？）。硫酸根负离子到达Zn一端后，负电势增大，Zn上的自由电子通过导线进入Cu++与其结合，析出铜，就是电镀的过程。

Zn-Cu电池的电压是在1V大小。（WHY？）

酸性溶液中：

Cu/Cu++的标准电极电势是0.3419V，

Zn/Zn++的标准电极电势是-0.7618V.

正表示需要做正功，不会自发进行；负表示需要做负功，即会自发进行。

电路中的欧姆定律

由于内阻的存在，电路中开路电压可以达到电动势的大小，但是电流不会达到无限大。

电路中的功率

不依赖于欧姆定律，总是成立的。在欧姆定律成立的情况下，代入V=IR => P = I²R = V²/R

电源的输出功率

由于内阻的存在，电源有最大输出功率。

铅蓄电池的内阻只有0.02欧姆，在12V的电压下，短接时可以达到600A的电流，瞬时功率7200W，已经可以发出火花了。

电路分析

基尔霍夫定律

1，闭环电场强度对路径的积分为0。（电势没变）

2，任意节点流入电流和流出电流相等。（电荷守恒）

约定沿回路方向，电压下降符号为负，电压上升符号为正，有回路公式：

计算结果中，如果I为负数，表明实际电流与假设电流相反；为正，即与假设电流相同。R3上的电流I3=I1-I2

水流实验

开尔文滴水器。

是个正反馈的过程，一点点电荷被慢慢放大直至放电中和，有点儿类似蝴蝶效应。

水柱散开是由于导电环上面电场已经足够强，而水是极性分子，会收到电场的吸引力。正电荷吸引氧离子端，负电荷吸引氢离子端，电场强度越大发散越厉害，最大到放电级别的场强，然后开始下一轮循环。