柠檬动力iPod -水果电池

解释

当你把两种不同的金属放入水果时，就会发生化学反应。金属锌溶解形成锌离子，释放能量;它也失去了电子。如果锌通过电路连接到铜上，这些电子可以在电路周围流动，减少柠檬中的铜离子。释放的能量就是给你的mp3播放器充电的能量。

你已经制造了一个电池(或技术上的电池)，它的工作原理与你在商店里买到的电池相同，尽管这些电池通常使用不同的金属，更优化的设计，更少的水果;但它们都涉及一个类似的反应，需要电流才能发生反应。

为什么柠檬里有铜离子?

自然会有一些，但大多数是由铜在酸中溶解的光泽产生的铜钱清洗实验(释放出氧化铜中的铜离子)。

为什么没有电路反应不发生?

如果锌原子要溶解，就必须形成Zn^{2 +}离子;这包括失去2个带负电的电子。如果这些电子无处可去，锌物体就会变得带太多的负电荷，它会吸引尽可能多的带正电荷的锌离子回到自己身上，这样反应就会停止。

当你完成一个循环后会发生什么?

电子可以在电路周围流向铜电极;在这里，铜离子被负电子吸引，当它们相遇时，它们被还原，形成铜金属。因为锌比铜更活泼，这整个过程每移动一个库仑的电荷释放大约1焦耳的能量，也就是说电池产生大约1伏特的能量。这个电压与你所使用的两种金属之间的反应性差异有关，所以如果你改变金属，你就会改变电压。

为什么电池产生这么小的电流?

为了产生大电流，两种化学反应都必须能够快速发生，所以溶液的表面积越大，反应物越多，反应发生的速度就越快。铜的浓度很低^{2 +}因此反应可能相当缓慢，限制了可以产生的电流。

另一个限制因素是离子很难在水果中移动。这是因为，过了一段时间，锌片周围的区域带正电而铜片周围的区域带负电。这意味着锌钉和铜钉之间的电压差较小，因此电池可能只产生0.5V而不是1V。但是，如果你等一段时间，离子会通过水果来抵消这种影响。

过了一段时间，锌周围的区域会因为所有额外的锌离子而变成正极，铜周围的区域会变成负极，从而降低电池的电压。	但如果你等一段时间，不通电，水果中的离子就会重新分配，电压就会再次升高。

这就是为什么我们需要使用12个1V的电池来产生5V的电量来给mp3播放器充电:每个电池实际上产生的电量不到半伏特。这也是为什么商业电池，当它们几乎是扁平的时候，仍然可以产生良好的电压，但一旦你吸取电流，电压就会下降。