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电路分析——原电池的本质

锌铜原电池反应示意图

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铜锌原电池物理意义?

氢比铜活泼,所以氢、铜离子、硫酸根,会有结合生成硫酸和铜的趋势。锌比氢活泼,所以氢离子、锌、硫酸根,会有结合生成硫酸锌和氢气的趋势。本质原因是不同活泼程度的金属、以及氢离子和电子的结合倾向性不同。

为什么导线上有电流?

锌片这端富集了大量的电子,结果是金属片(电极)和溶液之间形成了电势差,同时在金属电极之间形成了电势差。锌片和硫酸溶液之间的电势差大,铜片和硫酸溶液之间的电势差小,效果是铜片电势将高于锌片电势。根据具实际测量,如果将硫酸溶液视为零电位,铜片电势高于硫酸溶液,有正电势;锌片电势低于硫酸溶液,有负电势。

因为在金属电极之间有电势差,所以电子从锌片一侧流向铜片一侧。

为什么锌和硫酸溶液反应后,电子要在电极上富集?同理,为什么氢离子要在铜片这一侧富集?换句话说,氢离子为什么不直接在锌片这一侧直接结合电子生成氢气?

锌原子失去电子将变作锌离子进入溶液中,电子脱离锌原子时将和溶液之间形成电场。在电场的作用下氢离子被挤压到溶液中最终到铜片一端;电子被挤压到锌电极上,最终流向导线。当导线接通时,锌片失去电子的速度,和氢离子在铜片一段结合电子的速度达到平衡。

为什么电子从导线过去而不从溶液过去?

溶液电阻大,导线电阻小,本质是两条路径上的电子密度不同。