小旭有天發現家裡時鐘沒有電池了

他想要上網利用網購比價看看

看看一次多買幾顆電池價格會不會比較划算

結果意外發現電池其實有好多不同的種類

而且每個規格都不同

一起來比較看看吧

我們一般常用的家用電池

是利用化學反應中氧化還原造成的電位差

這樣的電位差我們也可以叫做電壓或電動勢

足夠的電壓能夠驅動電器形成電流

用三用電表就可以量測到電池電壓和電位高低

針對多種不同電壓規格的電池

到底有什麼不同的功能和效果呢？

我們可以利用三用電表來量測電池和電路

一起對不同電壓規格的電池所能造成的效果

來進行歸納和統整吧

電池的電動勢和方向

利用三用電表對電池進行量測

可以檢查電池的電動勢

首先要先將三用電表轉至電壓檔位

利用連結三用電表的兩根探針

放在欲量測電池的兩側

可以量測到規格為1.50伏特的電池

實際量測結果電動勢為1.48伏特

可見電池使用過一段時間後

電動勢略為下降

利用三用電表量測電壓

會將紅色探針的電位減去黑色探針的電位

故將紅色探針置於電池正極

黑色探針置於電池負極

發現量測結果電動勢1.48伏特

而將紅色探針置於電池負極

黑色探針置於電池正極

發現量測結果為-1.48伏特

由這樣三用電表的量測結果可以知道

電池在正極會造成高電位

電池在負極會造成低電位

因此造成了電池的電位差

從三用電表量測電位差的正負

也可以知道電池兩端的電位高低

而只有電池正負極正確接在電器的電池盒中

才能夠順利來去驅動電器中的電路

所以電器為了避免電池安裝錯誤

也會做設計和標示

才能順利利用電池讓電器開始運轉

在電路上為了方便討論

我們會利用一長一短兩條線

當作電路上電池的記號

長線這側代表正極會提供高電位

短線這側代表負極會提供低電位

就可以知道電路上各點的電位高低

那麼不同規格電動勢的電池

會對電路造成什麼影響呢?

我們利用電動勢為1.50、3.60伏特、9.00伏特

這些不同規格的電池進行測試

面對相同電阻的電路

我們可以用三用電表

量測這些電池對電路所造成的電流

發現量測到的電流分別為1.0mA、2.4mA、6.0mA

我們可以將電池的電動勢和形成的電流大小作圖

從這張電池電動勢和電流大小的作圖

我們會發現電路上如果電池的電動勢越大

可以在電路上形成越大的電流

這也代表電池電動勢越大

在電路中的導線中

就有越強驅動電荷運動形成電流的能力

同時我們也會發現電池的電動勢越大

輸出的電功率也比較大

因為功率是每單位時間所提供的能量

這也代表電動勢越大的電池

對通過每單位電荷可以提供較多能量

我們也可以將這樣的關係寫成數學

Epsilon 等於 delta U 除以 q

這個數學式中電動勢的單位是伏特

電量q的單位是庫侖

電位能變化delta U的單位是焦耳

我們可以簡單理解為每個電荷通過電池時

都會因為電池的電位能差異而得到能量

這就好像小朋友在公園的溜滑梯溜下來的時候

也會因為溜滑梯兩側的重力位能差

而得到能量轉換成下滑的動能

而如果電池的電動勢越大

電位能的差異就越多

電荷就可以因此得到更多的能量

舉實際的數字為例

我們可以看到現在有電動勢為

1.50伏特、3.00伏特、9.00伏特的電池

從剛剛的數學式告訴我們

1.5伏特的電池

會提供通過每一庫侖的電荷1.5焦耳的能量

3伏特的電池

會提供通過每庫侖的電荷3焦耳的能量

9伏特的電池

會提供通過每庫侖的電荷9焦耳的能量

以此類推

當電池的電動勢越大

就能提供電荷較多能量

當然也就更有可能驅動較大功率的電器

從前面所學我們知道

因為電池電動勢的不同

電動勢越大

可能會對相同的電路

造成更大的電流

並可以對通過每庫侖的電荷提供較多的能量

回答影片剛開始的問題

當電池的電動勢越大

在電路中的導線中

就有越強驅動電荷運動形成電流的能力

就能提供電荷較多能量

當然也就更有可能驅動較大功率的電器

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

電池中的化學反應

會造成電池兩端有電位的高低差

這樣的電位差

我們也叫做電壓和電動勢

電池的電動勢越大

會通過每庫侖電荷提供較多的能量

太陽能發電是各國所積極研究的重要領域

相同的太陽能板在日照強度不同的情況下

會造成不同的電動勢

根據今天所學

試著說明太陽能電池的電動勢若越大

有可能在電路上提供什麼不同的效果呢?

歡迎留言分享你的想法

我們下次見

bye bye