原创《小电池大作用》
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文 内蒙古包头市第九中学 樊午龙 王逸轩 张 靖
最近我们在化学课上学习了电解池,物理课上学习了磁生电,多种产生电的方式使我们对电产生了浓厚的兴趣.作为生活中最常见的供电装置,电池更是吸引了我们的目光.我们决定对电池的功效与回收利用展开研究.
一、电池概述
电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间,能将化学能转化成电能的装置,具有正、负极之分.随着科技的进步,电池泛指能产生电能的小型装置,如太阳能电池.
电池用作能量来源时可以得到具有稳定电压、稳定电流、长时间供电、不易受外界影响的电流.
二、实验探究电池功效
实验一
1.实验材料
足量锡纸（口香糖包装纸）,3节五号电池,3节钮扣电池,隔热指套,裁纸刀,水,万用表.
2.实验过程
先将锡纸剪成杠铃形,再将电池装入制成的纸套中,将锡纸两端光滑面与电池正、负极相连,可明显看到中间狭窄部分迅速变黑,冒烟,最终被点燃.实验后将未燃尽的锡纸放入水中.
3.实验原理
包装用的锡纸其实是铝箔纸,一面是铝箔,一面是纸.铝箔能导电,被剪成长条的铝箔相当于一根电阻很小的导线.铝箔两端接入电池正、负两极时有很大的电流通过,铝箔发热,点燃纸片.这是一种电热现象.
锡纸的形状也能影响点火效果.我们进行了三组实验,分别是1节五号电池、2节五号电池、2节钮扣电池.锡纸中间部分较窄,电阻较大,在等量的电流下,电阻大的发热更多.增加一节电池时,电压增加1倍,电流变成原来的2倍,发热量变成原来的4倍,所以就会瞬间起火.
在实验过程中,有一个现象让我们很不解：2节1.5V电池可以使锡纸迅速点燃,但2节2V的钮扣电池接通电路后却没有任何现象出现,锡纸也没有发热.这是为什么？对于这个问题,我们将作进一步研究.
实验二
1.实验材料
细导线（裸露）,订书钉,8节五号电池,支架,铅笔,万用表,磁铁,镊子,开关等.
2.实验过程
将两根导线拉直后平行固定在支架上并绷紧,间距小于1厘米,再把订书钉左右下端向中间弯折,使之构成环形并套在两根导线上.
为使实验效果更明显,用铅笔涂抹导线,减少摩擦,再将并排固定的磁铁横置于两根导线的正下方,将订书钉放置一端,再将两根导线的同一端接入12V电路中,连通电路.这时可以看到订书钉在轨道上向前加速滑动,直至飞出导轨.
3.实验原理
订书钉中的电子通过磁场时受洛伦兹力的作用,带动订书钉向前.根据安培力定义式F等于BIL可知,安培力与电流强度成正比,如果将电流成倍增加,也会产生巨大的作用力.在日常生活中,该原理被广泛应用于制动领域,如电动汽车、电磁炮等.
在实验中,我们还发现了一个问题：订书钉反复运动多次后表面变得粗糙,分别接通两根导线时电压示数有时为0,但订书钉不运动,且与导轨连接处出现冒烟现象.
我们猜测,可能是由于导轨发热使上面涂抹的炭蒸发了.查询资料时,我们在网上看到一个视频,其中演示了对一根碳棒加高压时碳棒大量冒烟后发光的实验.而我们的实验因为电压小,只能达到冒烟的效果.
三、实验感悟
电池给人们的生活带来诸多便利,但若不合理使用,也会带来很多危害.单从我们的实验来看,两节电池串联的电压就能引燃锡纸,那些被丢弃的电池也很可能引起火灾,所以对废弃电池应妥善处理.
废旧电池“废则为害,收则为利”.我国每年电池的废弃量约两百多亿只,一只一次性电池含二氧化锰20%、锌25%、碳10%、铁10%、电解液20%、塑料10%、其他材料5%.按一只一次性电池质量为25克计算,每年废弃量达50万吨.如果这些一次性电池全部被回收,粗略估算,则可回收二氧化锰10万吨、锌12.5万吨、铁5万吨、塑料5万吨等.
每年废弃氢镍电池产出量约为1.4万吨,折合镍3 220吨、贮氢材料4 760吨、氧化亚钴280吨等.
锂离子电池含钴酸锂34%、碳19%、铜９%、铝6%、电解液与其他材料32%,每年废弃锂电池产生量约为6.75万吨,折合钴酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂22 950吨、铜6 075吨、铝4 050吨等.如果能将它们回收利用,既能保护环境又能节约资源.
电池论文参考资料：
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