丹聂耳电池dannieer dianchi

1836年由丹聂耳发明的一种原电池。它是一种原理上最简单的化学电源。图1是丹聂耳电池的结构图，负极是浸在硫酸锌溶液中的锌板，正极是浸在硫酸铜溶液中的铜板。两种溶液盛在同一个容器里，中间用多孔杯（陶器）隔开，这样能做到既使两种溶液不易掺混，又能让离子可以自由通过。由于化学原因，可以等效地认为有某种非静电起源的化学力使锌板的锌离子Zn^++进入溶液内，而其价电子则留在板上(图2)。由于正负电荷间的库仑吸力，价电子和Zn⁺⁺将分别停留在板与液的交界面两侧相距极近的两个面B和B′上，组成一个偶电层。层内存在一个由液向锌的静电场，使正电荷受到由液向锌的静电力，方向与化学力相反。当静电力与化学力大小相等时，电荷的迁移达到动态平衡，B′与B的电势差达到一个稳定值UB′B。在铜、液界面也形成偶电层，A与A′间也有一个稳定的电势差UAA′。只是由于铜的化学性质与锌不同，结果是铜正液负。由于A与A′(及B与B′)相距极近而电势却有明显变化，所以又把UAA′及UB′B叫做电势跃变（突变）。在多孔隔板两侧的两种溶液之间也存在电势差，不过数值很小，可以忽略，至于每种溶液内部，由于各处化学性质相同，不存在把电荷从一点推向另一点的化学力。可见，作为电源的丹聂耳电池，只在两个界面处才存在非静电力。把每个界面看作一个电源时，其电势跃变也就是端压。由于物理化学的原因，不论通过界面的电流如何，电势跃变数值一定，因此可把它视为无内阻电源。其电动势在数值上就等于电势跃变，整个电池的电动势应等于这两个电动势之和，即

ε=UAA′+UB′B

而电池的内阻则等于溶液的电阻。
用导线及开关K与电池的两极板联接成一个电路。当开关断开时，电池处于开路状态，其两端的电压(等于电动势E)全部加在开关两端。由于没有电流，溶液内各点电势相同。为了形象地表示电势沿电路的变化情况，我们用曲线L表示电路，用高度表示电路各点的电势，可得如图3所示的电势分布图。当开关接通后，电路出现稳恒电流，电势分布将如图4所示，这个分布有两个特点：
❶两个界面处的电势跃变不因有电流而变，这是由物理化学的原因决定的。
❷溶液两端出现电压，即B'与A'电势不再相等。这是因为溶液如同外电路一样，只存在电阻r，不存在非静电力。设溶液的电流为I，根据无源电路的欧姆定律便得

UB'A'=Ir

可见溶液两端的电势差等于内阻上的电势降。必须指出，“电动势等于电势跃变之和”及“内阻电势降等于电源内部两端B'、A'的电势差”这两个结论只对这类电源成立。这类电源的特征在于非静电力只分布于电源内部极短的几个区段中。其他电源如发电机等，其内部处处存在非静电力，一般没有电势跃变。
丹聂耳电池的电动势约为1.1伏，铜极的电位高于锌极。CuSO4起去极化的作用，是去极剂。丹聂耳电池是一种湿电池，现在人们大量使用的是干电池。

图1

图2

图3

图4