電池的正負極聚集了大量的正負電荷嗎

時間 2021-05-31 10:34:25

1樓:當氘與氚相遇

這個問題挺有意思,剛學電磁學的大一渣渣經過個人思考之後強答一發,有錯誤之處還請各路大神指正賜教。

先說結論,我認為正負極上有電荷,但是絕不是大量。

我們知道,電源是為電路提供非靜電力的裝置,在電源內部的電荷都會受到這一非靜電力的作用,這就是閉合電路中電荷能不停的運動的原因。但是如果電源沒有接入電路呢?顯然電荷是不可能持續運動,而是最終會達到乙個平衡。

為了達到平衡,電源中應當產生乙個力來抵消電源的非靜電力,這就是靠電荷重新分布產生乙個電場了,所以正負極上會有電荷的積累。

說了那麼多估計大家聽不懂,舉乙個簡單的例子大概就明白了。

我們知道導體棒切割磁感線會產生電動勢,這個電動勢就是非靜電力洛倫茲力產生的。導體棒運動時,電子受洛倫茲力作用向下方運動,從而下面負電荷聚集,上面正電荷聚集,這樣產生乙個向下的電場。達到平衡時,導體內的電子所受的電場力和洛倫茲力平衡,從而維持了電源內部的平衡。

此時很明顯這個電源的正負極上是有電荷積累的。

你問我為什麼不用常見的化學電池舉例子?因為這個例子更好懂嘛(巧妙掩飾了上學期化學課講雙電層理論時沒有聽課的事實_)。我認為其實所有電源都是這樣的,因為存在非靜電力是電源的共性。

題主的下乙個問題是,這個積累的電荷是大量的嗎?這肯定不是的,事實上這是極微量的。拿普通的乾電池來說,正負極電勢差為1.

5V,電池大概長5cm,所以內部電場E=U/L=30V/m。取正負極為平行板模型,若極板上的面電荷密度為σ,那麼內部電場E'=σ/ε。令E=E',ε取真空介電常數8.

85×10^-12F/m,計算得σ=2.655×10^-10C/m。若電池半徑取2cm,那麼正負極上的電量為πRσ=3.

33×10^-13C,這是非常小的乙個數字。生活中其他的常見電源做類似的計算,我估計最後算出來的量級普遍不會超過10^-10C,都是小到可以忽略不計。

在張工 @Patrick Zhang 後面答這個問題壓力很大啊。。。各位覺得我說的有問題請給出指正,覺得有幫助請給個贊再走唄乛乛

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