小電池大作用

樊午龍+王逸軒+張靖

最近我們在化學課上學習了電解池，物理課上學習了磁生電，多種產生電的方式使我們對電產生了濃厚的興趣。作為生活中最常見的供電裝置，電池更是吸引了我們的目光。我們決定對電池的功效與回收利用展開研究。

一、電池概述

電池指盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間，能將化學能轉化成電能的裝置，具有正、負極之分。隨著科技的進步，電池泛指能產生電能的小型裝置，如太陽能電池。

電池用作能量來源時可以得到具有穩定電壓、穩定電流、長時間供電、不易受外界影響的電流。

二、實驗探究電池功效

實驗一

1.實驗材料

足量錫紙（口香糖包裝紙），3節五號電池，3節鈕扣電池，隔熱指套，裁紙刀，水，萬用表。

2.實驗過程

先將錫紙剪成杠鈴形，再將電池裝入制成的紙套中，將錫紙兩端光滑面與電池正、負極相連，可明顯看到中間狹窄部分迅速變黑，冒煙，最終被點燃。實驗后將未燃盡的錫紙放入水中。

3.實驗原理

包裝用的錫紙其實是鋁箔紙，一面是鋁箔，一面是紙。鋁箔能導電，被剪成長條的鋁箔相當于一根電阻很小的導線。鋁箔兩端接入電池正、負兩極時有很大的電流通過，鋁箔發熱，點燃紙片。這是一種電熱現象。

錫紙的形狀也能影響點火效果。我們進行了三組實驗，分別是1節五號電池、2節五號電池、2節鈕扣電池。錫紙中間部分較窄，電阻較大，在等量的電流下，電阻大的發熱更多。增加一節電池時，電壓增加1倍，電流變成原來的2倍，發熱量變成原來的4倍，所以就會瞬間起火。

在實驗過程中，有一個現象讓我們很不解：2節1.5V電池可以使錫紙迅速點燃，但2節2V的鈕扣電池接通電路后卻沒有任何現象出現，錫紙也沒有發熱。這是為什么？對于這個問題，我們將作進一步研究。

實驗二

1.實驗材料

細導線（裸露），訂書釘，8節五號電池，支架，鉛筆，萬用表，磁鐵，鑷子，開關等。

2.實驗過程

將兩根導線拉直后平行固定在支架上并繃緊，間距小于1厘米，再把訂書釘左右下端向中間彎折，使之構成環形并套在兩根導線上。

為使實驗效果更明顯，用鉛筆涂抹導線，減少摩擦，再將并排固定的磁鐵橫置于兩根導線的正下方，將訂書釘放置一端，再將兩根導線的同一端接入12V電路中，連通電路。這時可以看到訂書釘在軌道上向前加速滑動，直至飛出導軌。

3.實驗原理

訂書釘中的電子通過磁場時受洛倫茲力的作用，帶動訂書釘向前。根據安培力定義式F=BIL可知，安培力與電流強度成正比，如果將電流成倍增加，也會產生巨大的作用力。在日常生活中，該原理被廣泛應用于制動領域，如電動汽車、電磁炮等。

在實驗中，我們還發現了一個問題：訂書釘反復運動多次后表面變得粗糙，分別接通兩根導線時電壓示數有時為0，但訂書釘不運動，且與導軌連接處出現冒煙現象。

我們猜測，可能是由于導軌發熱使上面涂抹的炭蒸發了。查詢資料時，我們在網上看到一個視頻，其中演示了對一根碳棒加高壓時碳棒大量冒煙后發光的實驗。而我們的實驗因為電壓小，只能達到冒煙的效果。

三、實驗感悟

電池給人們的生活帶來諸多便利，但若不合理使用，也會帶來很多危害。單從我們的實驗來看，兩節電池串聯的電壓就能引燃錫紙，那些被丟棄的電池也很可能引起火災，所以對廢棄電池應妥善處理。

廢舊電池“廢則為害，收則為利”。我國每年電池的廢棄量約兩百多億只，一只一次性電池含二氧化錳20%、鋅25%、碳10%、鐵10%、電解液20%、塑料10%、其他材料5%。按一只一次性電池質量為25克計算，每年廢棄量達50萬噸。如果這些一次性電池全部被回收，粗略估算，則可回收二氧化錳10萬噸、鋅12.5萬噸、鐵5萬噸、塑料5萬噸等。

每年廢棄氫鎳電池產出量約為1.4萬噸，折合鎳3 220噸、貯氫材料4 760噸、氧化亞鈷280噸等。

鋰離子電池含鈷酸鋰34%、碳19%、銅9%、鋁6%、電解液與其他材料32%，每年廢棄鋰電池產生量約為6.75萬噸，折合鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰22 950噸、銅6 075噸、鋁4 050噸等。如果能將它們回收利用，既能保護環境又能節約資源。