電動勢和電池符號的基本概念

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介紹

電動勢 (emf) 或電勢差是一個用來描述電勢差的術語，它與力無關，其單位是伏特。它是由亞歷山德羅·伏打在他首次發明電池時提出的。他還提到電極和電解質的接觸是電動勢的原因，而沒有提到化學反應。1830年，邁克爾·法拉第確定在電極和電解質介面發生的化學反應是電動勢的原因。它是所有包含電路的能源的特性。電動勢的縮寫是 E，但常用表示法是 emf。

什麼是電動勢 (EMF)？

當電路斷開時，電池兩極之間的最大電勢差就是電動勢 (emf) 或電勢差。它是電動勢的來源。它是特定電池的特性，因此不取決於從電池中汲取的電流大小。也就是說，它與電流大小無關。因此，電動勢的值始終是恆定的，即使不供電也存在。或者說是電池所能提供的最大電壓。用於測定電動勢的儀器是電動勢計。原電池的最大電勢或電動勢始終是恆定值。對於 1M 濃度，其值為 1.100V。原電池是：

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電動勢 (EMF) 的定義是什麼？

電池的電動勢 (emf) 或電勢差可以定義為在特定電池的氧化和還原半電池之間存在的淨電壓。特定電池的電動勢值始終是恆定的。原電池兩極之間的電勢差或電動勢以伏特為單位測量。

物理學中電動勢 (EMF) 的含義是什麼？

電動勢 (emf) 或電勢差是指當沒有電流流過電池時電池的端電壓。它是電池為透過它的每一庫侖電荷提供的能量大小。電池的電動勢是透過使用伏特計測量電池中的電壓，並在不同電阻下使用安培計測量電路中的電流來測量的。

$$\mathrm{emf = I(r+R)}$$

化學中電動勢 (EMF) 的含義是什麼？

電動勢 (emf) 是在不供電的情況下，電化學電池的陽極和陰極電極上產生的淨電極電勢，在陽極和陰極電極上發生氧化和還原反應。這些電極也稱為半電池。電動勢的值取決於特定電池中存在的電解質和電極的性質。對於特定濃度，它始終是恆定的。對於標準氫電極 (SHE)，電動勢值始終為零伏特。該電極用於透過與其他電極配對來確定其他電極的電動勢。

什麼是電化學電池？

能夠透過化學反應或藉助電力進行化學反應來產生電力的電池是電化學電池。電化學電池不會產生熱量。電化學電池主要有兩種型別。它們是伏打電池或原電池和電解電池。藉助化學反應產生電能的是原電池或伏打電池。而藉助電力進行化學反應的是電解電池。這些電池有兩種型別的電極：陽極和陰極。陽極是發生氧化的負極，即失去電子。而陰極是發生還原的正極，即接受電子。

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什麼是原電池？

科學家路易吉·伽伐尼將這種型別的電化學電池命名為原電池。這種型別的電化學電池可以透過將化學能轉化為電力來產生電力。它包含兩種型別的電極、一種電解質和一個鹽橋來連線兩個電極。原電池的一個例子是丹尼爾電池。

什麼是丹尼爾電池？

丹尼爾電池是一種電化學電池，可用於藉助化學反應產生電力。在丹尼爾電池中，鋅用作陽極，銅用作陰極。鋅電極浸在硫酸鋅溶液中，銅電極浸在硫酸銅溶液中。發生氧化的電極是陽極。

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反應是：

$$\mathrm{Zn(s)\to Zn^{2+}(aq)+2e^{-}}$$

發生還原反應的電極是銅。反應是：

$$\mathrm{Cu^{2+}(aq)+2e^{-}\to Cu(s)}$$

總反應是：

$$\mathrm{Zn(s)+Cu^{2+}(aq)\to Zn^{2+}(aq)+Cu(s)}$$

電池符號

使用符號和元素縮寫來表示電化學電池的半電池是電池符號。電池符號必須遵循某些準則才能正確表示。一些規則可以給出正確的表示。它們是：

• 可以使用化學化合物的化學式和符號進行表示。

• 電池符號的第一部分表示陽極電極，然後是陰極電極。

• 兩個半電池中發生的化學反應用平行線隔開。它代表鹽橋。

• 對於每種化合物，相位都用一些符號表示，例如固體用“s”表示，液體用“l”表示，氣體用“g”表示。

電池符號到方程式

由於電池符號是電化學電池的兩個半電池（即陽極和陰極反應）的表示。藉助電池符號，我們可以寫出特定電池的氧化和還原反應。由於第一部分表示氧化反應，第二部分表示還原反應，因此我們可以很容易地推匯出這些方程式。例如，丹尼爾電池表示為：

$$\mathrm{Zn(s)\left|Zn^{2+}(aq) \right|\left|Cu^{2+}(aq) \right|Cu(s)}$$

從中可以推匯出氧化反應，因為第一部分表示陽極電極。並且發生電子損失。反應是：

$$\mathrm{Zn(s)\to Zn^{2+}(aq)+2e^{-}}$$

第二部分表示陰極電極，反應是還原反應。由於它是還原反應，因此很容易獲得該方程式，因此會發生電子增益。方程式是：

$$\mathrm{Cu^{2+}(aq)+2e^{-}\to Cu(s)}$$

結論

電動勢 (emf) 或電勢差是在電路斷開時兩個電極之間的電勢差。即當沒有電流流過時產生的淨電勢。對於特定濃度，它是一個恆定值。電化學電池是一種電池，其中透過化學反應或藉助電力進行化學反應來產生電力。原電池或伏打電池和電解電池是兩種型別的電化學電池。丹尼爾電池是原電池的一個例子。其中電力是在兩種型別的電極鋅和銅的幫助下產生的。電化學電池中所有反應的簡單簡寫表示是用電池符號完成的。從中也可以推匯出半電池方程式。

常見問題解答

Q1. 電勢差與電動勢有何不同？

答：顧名思義，它是閉合電路中任意兩點之間的電勢差，其中包含電流。因此，需要電流才能計算電勢差。

Q2. 電解電池的例子是什麼？

答：電解電池的一個例子是用氯化鈉製成的電池，其中透過供電獲得鈉金屬和氯氣。

Q3. 電池是原電池嗎？

答：電池是原電池的一個例子，它包含一系列或組合的多個原電池。

Q4. 電動勢的來源是什麼？

答：電動勢的來源是發電機、電化學電池和電池。

Q5. 什麼是正極？

答：電勢較高的電極是正極，是陰極。它表示在電化學電池的右側。而左側的負極是陽極。