電子基礎理論-電源內部與外部的電流方向,及電化學之間的討論

本文結合了高中電化學分析!

電源

【電源工作原理】:發電機、電池本身並不帶電,它的兩極分別有正負電荷,由正負電荷產生電壓(電流是電荷[帶電粒子或者是電子]在電壓的作用下定向移動而形成的)。


導體裡本來就有電荷,要產生電流只需要加上電壓即可,當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去,當電荷散盡時,也就荷盡流(壓)消了。


電源內部電流方向與外部電流方向恰好相反。


在電源外部,電流方向是從電源正極流向負極,即勢能高的一極流向勢能低的一級。而在電源內部,是有一種動能(比如電池內部是化學能)將陽離子從負極輸送到正極,所以電源內部電流方向是從負極到正極的。


下面你要開始懵逼了,請記住電流的方向是正電荷的移動方向,換句話說也就是電子移動方向的反方向。這是因為在早期電學理論中,科學家對電學的認識並不是很透徹,而我們又喜歡遵循傳統,所以導致今天容易混淆。


高中電化學

高中常見的電化學題很要命,現在我們先解釋幾個概念。


【陰離子】:陰離子是指原子由於外界作用得到一個或幾個電子,使其最外層電子數達到穩定結構。原子半徑越小的原子其得電子能力越強,金屬性也就越弱。陰離子是帶負電荷的離子,核電荷數=質子數

常見陰離子有以下13種:SO42-、SiO32-、PO43-、CO32-、SO32-、S2O32-、S2-、Cl-、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-。


【陽離子】:又稱正離子,是指失去外層的電子以達到相對穩定結構的離子形式,一般都是金屬離子。常見的陽離子有:Na+、K+ 、NH4+ 、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ag+等。同理失去電子,電子數量變少,“陰不足”呈陽性,中華的陰陽五行學說終於派上了用場。


【陰極】:指的是得到電子的極,也就是發生還原反應的極。在原電池中,陰極是正極;電子由負極流向正極,電流由正極流向負極。溶液中的陽離子移向正極,陰離子移向負極。該電解池中陰極與電源的負極相連。同樣,得到電子,“陰盛陽衰”,呈陰極。


得到電子,自然就可以和電流方向聯繫起來啦,得到電子說明電流方向指向陰極的反方向,即陽極;在電源外部,電流方向是從電源正極流向負極

,因此陰極對應電源的正極,陽極對應負極。不知道我說明白了沒有。

電子基礎理論-電源內部與外部的電流方向,及電化學之間的討論


【陽極】:化學電池中,失去電子,能使電解質發生氧化反應的電極稱為陽極 。


【還原反應】:還原反應就是物質(分子、原子或離子)得到電子或電子對偏近的反應。一個完整的化學反應中,還原反應與氧化反應一般是同時存在的,不可能僅有一項。


憑啥就叫還原?


【氧化反應】:物質失去電子的反應,發生氧化還原反應時,還原劑失去電子、氧化劑得到電子,得失電子數守恆。


懵逼不?繼續看不?


【充電、放電離子移動】:放電時負極失電子後顯正電性,為了保持溶液的電中性,陰離子移向負極中和過多的正電性。所以陰離子向負極,陽離子向正極。充電反過來。


電子基礎理論-電源內部與外部的電流方向,及電化學之間的討論


【陽極反應】:失去電子的化學反應,方程式中有失去電子。


【陰極反應】:得到電子的化學反應,方程式中有得到電子。


充電是電解的過程(電解池),將電能轉化為化學能。放電是原電池,把化學能轉化為電能。


凡是能夠自發進行的氧化還原反應,幾乎都可以設計成原電池。氧化還原反應有電子得失或偏移,在外加裝置的作用下,使電子發生定向移動就可以產生電流,有電流就可以做功。從而化學能轉化為電能。如果不自發的話,就沒有設計電池的必要了。


化學表達式:2H2SO4+Pb+PbO2=2PbSO4+2H2O,可以看到充電和放電是怎麼回事了吧。記住是化學能轉化為電能,那麼2H2SO4+Pb+PbO2這部分就是化學能,後面2PbSO4+2H2O是放電之後的廢料。因此廢電池不可以亂扔,你看他含了強酸,有毒,還會破壞環境。


這下應該清楚了吧,做題應該順手了。


瞭解了電學的電子運動的一些基本理論,再結合一些例題多做幾道,應該就沒有問題了。



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