陳利亞

【摘要】 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(shí)候，總希望有個(gè)這樣的電池，能很方便準(zhǔn)確地測(cè)出內(nèi)外電壓，從而實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證U內(nèi)+U外=E，推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。然而實(shí)驗(yàn)室的器材卻不近人意：如果用實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)電池做演示實(shí)驗(yàn)，測(cè)出的內(nèi)電壓太小，并且隨外電阻的改變變化不大。把外電阻調(diào)到很小時(shí)內(nèi)電壓才有較大的讀數(shù)，但是這樣得到的數(shù)據(jù)太少。所以，自制大內(nèi)阻的電池以供課堂演示顯得非常必要。

【關(guān)鍵詞】 高中 物理 電池

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2018）04-175-01

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實(shí)驗(yàn)室常用的化學(xué)電池如圖1，兩個(gè)裝有稀硫酸的容器通過(guò)中間的槽連通，槽內(nèi)的液面高度可以通過(guò)向密閉的槽內(nèi)充氣或放氣來(lái)改變（有的是在槽中間插入一塊隔離板，通過(guò)上提或下壓來(lái)改變液面的高度）從而改變內(nèi)阻的。這種電池雖然改變了內(nèi)阻，但由于內(nèi)阻怎么改變都較小，所以內(nèi)電壓小（通常0.1V左右），而且變化的幅度太小，達(dá)不到預(yù)期的效果。

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

制作出來(lái)的大內(nèi)阻電池如圖2所示，左邊和右邊是兩個(gè)彼此獨(dú)立的透明容器，裝有稀硫酸，濃度為40%，最左側(cè)是碳板，最右側(cè)是銅板，分別作為電池的正極和負(fù)極，中間兩塊都是銅板（只要是相同的金屬板都行），作為內(nèi)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(guò)幾種不同的材料：納鞋底的麻線、運(yùn)動(dòng)鞋鞋帶、細(xì)小的布條，效果不太好，最終想到了酒精燈的燈芯，化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(wú)需充電，一個(gè)理想的大內(nèi)阻電池即制成了，制成后用三天都沒問(wèn)題。電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻基本不變（用完后要把極片取出來(lái)，用清水沖洗干凈，酒精燈芯泡在容器里）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，制作的電池電動(dòng)勢(shì)1.3V左右，內(nèi)阻500Ω左右（可以改變燈芯的長(zhǎng)度任意改變內(nèi)阻）

下面是筆者在實(shí)驗(yàn)室拍的照片及測(cè)得的數(shù)據(jù)，選用1V量程的電壓表測(cè)電壓，讀數(shù)誤差小，很好地驗(yàn)證了U內(nèi)+U外=E

想不到夢(mèng)寐以求的電池結(jié)構(gòu)如此簡(jiǎn)單，一條燈芯就實(shí)現(xiàn)了電池的大內(nèi)阻，這里姑且叫它“燈芯電池”吧。只要多思考，多實(shí)踐，就能得到理想的實(shí)驗(yàn)器材。

其實(shí)，自制水果電池也是一種不錯(cuò)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(dòng)勢(shì)較大，芒果的電動(dòng)勢(shì)可達(dá)1V，青蘋果的可達(dá)1.2V，橙子的可達(dá)1.4V.水果電池的電動(dòng)勢(shì)如果是插入兩根不同的金屬絲作為正負(fù)極的話測(cè)出的才0.2V左右，但當(dāng)在水果中插入兩塊電極板時(shí)測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)明顯變大，可達(dá)1.3V（跟金屬板插入的深度有關(guān)系，即接觸面積越大，測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)越大）接入外電路，也可以測(cè)內(nèi)電壓。不過(guò)水果電池的電動(dòng)勢(shì)不穩(wěn)定，衰減的比較快，要想保持電動(dòng)勢(shì)基本不變，需更換插金屬板的位置。筆者也試過(guò)把水果打成果汁倒進(jìn)一個(gè)容器，放入極板及內(nèi)電壓測(cè)試板，效果比直接插進(jìn)水果里面要好?？傊?，多動(dòng)腦，多嘗試，就會(huì)找到更好的方法。

做為一種探索，肯定存在經(jīng)驗(yàn)不足或不完善的地方，希望能和各位同行交流經(jīng)驗(yàn)，制作出一種很完美的可輕松測(cè)內(nèi)電壓的電池。