 伏打電池

課程名稱：電池 課程名稱：電池

編授教師：

中興國中 楊秉鈞

 伏打電池

伏打

Alessandro Volta 西元 1745 － 1827

電壓單位：

伏特 V

Volt

銅 鐵

青蛙腿的啟示

 伏打電池：

（ 1 ）歷史起源：

 青蛙腿的啟示：義大利人賈法尼解剖青蛙時，青蛙腿碰到不同 金屬時，青蛙腿發生了抽搐現象

 他認為是動物組織產生電，他稱為『動物電』

 檢流計的符號 G ，便是為了紀念 。

西元 1737 － 1798 年

Luigi Galvani 賈法尼

檢流計 galvanometer

舌頭

舌頭

鋅 鋅

銅 銅

伏打的舌頭

 伏打電池：

（ 1 ）歷史起源：

 伏打的舌頭：伏打認為電流不是青蛙產生的  是因 產生電。

 舌頭無刺痛感  舌頭有刺痛感

兩種不同的金屬接觸

通 路

斷 路

串聯

第一個化學電池

 伏打電池：

（ 2 ）第一個化學電池：

 發明者： （西元 1800 年）

 製作：銀、鋅圓形板中間夾含食鹽水的濕抹布，堆成圓柱。

伏打

化學電池原理

 伏打電池：

（ 3 ）化學電池（伏打電池）原理：

 電池是 能轉變成 能的裝置

 角色： 、 、 。（兩金屬不可相 同）

 兩極： 負極：活性 的金屬  電子。

 正極：活性 的金屬  電子。

化學 電

大 放出

小 得到

Ag

金屬 A 電解質

五 個 串 聯



⊕

金屬 B

Zn Zn

e

e e

e

I

I

I

ne ne

mA

 aq m n

D C 電解質 :

負極可能發生效應

 伏打電池：

（ 3 ）化學電池（伏打電池）原理：

 負極（ ）可能發生的效應：

 。

 半反應： 。（解離成離子及電子）

 。



Aⁿ⁺







 A ne

A

D^n- C^m+

A

電極 A 放電子（解離）

電解質負離子放出電子

負極放電子傾向者：

 電極 A

 電解質中的負離子

（負離子向負極移動）

導體導電電子移動

電解質導電 離子移動

ne ne

mA

 aq m n

D C 電解質 :

正極可能發生效應

 伏打電池：

（ 3 ）化學電池（伏打電池）原理：

 正極（ ）可能發生的效應：

 。  。

 半反應： 。

B

 ⊕

Aⁿ⁺

C^m+

D^n-

電解質中，正離子得到電子

電極 B 得電子 ( 若不得時，作為電流導出 )

正極得電子傾向者：

 電極 B

 電解質中的正離子

（正離子向正極移動）

 ^{A ne A} 

or C

me

C

 

 

導體導電電子移動

電解質導電 離子移動

 伏打電池： 水果電池

（ 4 ）其他形式的化學電池：水果電池：

 電極：選用以二活性差異大的金屬片（差異愈大，電流愈大）

 電解質：水果中含有檸檬酸、酒石酸等電解質

Zn Cu Zn Cu

 ⊕  ⊕

串 聯

e I

（媒體： 1， 6’3” ）

 伏打電池： 回到過去

（ 5 ）回到過去討論：

 青蛙腿的啟示：

 銅線（ ） / 鐵線（ ）＋

。

 伏打的舌頭：

 鋅片（ ） / 銅片（ ）＋

。

 伏打電池：

 鋅板（ ） / 銀板（ ）＋

。

⊕ 

銅 鐵

舌頭 鋅

銅





⊕

⊕

青蛙皮膚黏液

舌頭上的唾液 食鹽水 二不同金屬 電解質

 伏打電池應用

－鋅銅電池

cell Cu

Zn /

 鋅銅電池： 鋅銅電池

（ 1 ）實驗裝置：

 電極：二不同金屬片

 負極： ， 電子  正極： ， 電子  電解質：

 電極分別置入含有 金屬 離子的電解質水溶液中

a. 鋅片置入 。 b. 銅片置入 。  U 形管：稱 。

 裝 水溶液

。

 檢流計或安培計：

 指針偏轉方向＝ 的方 向。

 ^aq

ZnSO

CuSO

鹽橋

G

KNO

 ⊕

e

Zn 放出 Cu 得到

相同

易解離鹽類

KNO₃ 、 NaNO₃ 、 KCl NH₄NO₃ 、 NH4Cl…

電子流

 aq

ZnSO₄

 aq

CuSO₄

I

鹽橋

無色 藍色

 鋅銅電池： 鋅銅電池

（ 2 ）放電過程討論：自發過程  負極：

 負極 ： 電子，質量變化： 。

 甲杯濃度變化： ；顏色變化： 。（仍無 色）

 半反應： 。

 

鋅極解離







 Zn e

Zn

2

Zn 放出







 Zn e

Zn

2

進入 電解 質

進入 導線

減少

增加 不變

鋅片 電極

平衡原則：

 原子不滅

 電荷不滅

解 離

 鋅銅電池： 鋅銅電池

（ 2 ）放電過程討論：

 正極：

 正極 ： 電子，質量變化： 。

 乙杯濃度變化： ；顏色變化： 。  半反應： 。

 

有銅析出

濃度減少

Cu e

Cu

 2



Cu 得

到 增加

減少 變淡藍色

Cu e

Cu

 2



來自 電解 質

析出 在正 極 來自

導線

正極 Cu 本身不得電 子

平衡原則：

 原子不滅

 電荷不滅

析 出

 鋅銅電池： 鋅銅電池

（ 2 ）放電過程討論：

 檢流計偏向： 的方向。（讀數變化 ）  電子由 ，經 G ，向 流動。

 電流由 ，經 G ，向 流動。

 

電子流 Zn

Zn Cu Cu

漸小

e

 鋅銅電池： 鋅銅電池

 鹽橋功用：

 維持 。 無鹽橋，成 。  維持 。

 硝酸根離子向 杯；鉀離子向 杯。

 鹽橋中正離子移向電池 極；負離子移向 極



⊕

通路 斷路

電中性







3

K NO

KNO

甲 乙

甲杯：因負極鋅片解離 使鋅離子過多 甲杯：因負極鋅片解離 使鋅離子過多

乙杯：因電解質銅離子析出，

使硫酸根離子過多 乙杯：因電解質銅離子析出，

使硫酸根離子過多

（媒體： 1

， 2’42” ）

正 負

（電流為 0 ）

 鋅銅電池： 鋅銅電池

（ 2 ）放電過程討論：

 電池反應：

 負極放電子  負極常 （解離成 ）  正極得電子  正極常 。

 電池反應：為正極、負極半反應之總和 （電子數消去）

解離 離子

金屬析出

Zn

2e



Cu



外電路 內電路



⊕

Cu

 2 e

 Cu

）

Cu Zn

Cu

Zn 





全反應

（媒體： 1）







 Zn e

Zn

2

鋅銅電池 放電過程比較

負極 正極

物質 半反應 全反應 電極重量 電解質 溶液濃度 溶液顏色 電子流向 電流流向

Zn Cu







 Zn e

Zn

2 Cu

 2 e

 Cu Cu

Zn Cu

Zn 





減少 增加

ZnSO

CuSO

 ^Zn



增加 ^減少  ^Cu



不變 變淡

 Cu

 G Zn

n G

Cu   Z

鋅銅電池的充電討論

 鋅銅電池：

（ 3 ）充電過程討論：非自發過程，與放電過程相反  充電接法：

 電池的正極與鋅銅電池的 極連接。

 電池的負極與鋅銅電池的 極連接。

正





⊕

⊕

無色 藍色

鋅片有鋅析出，

質量增加

硫酸鋅濃度減少 顏色不變

鋅片有鋅析出，

質量增加

硫酸鋅濃度減少 顏色不變

銅片解離溶解，

質量減少

硫酸銅濃度增加 顏色更藍

銅片解離溶解，

質量減少

硫酸銅濃度增加 顏色更藍





  

2

Cu Zn Cu

Zn

全反應

， 3’12” ） 負

e

 氧化還原反應的定義：

（ 1 ）狹義的定義：涉及 的得失

 ：物質得氧者，擔任 劑  ：物質失氧者，擔任 劑

（ 2 ）廣義的定義：涉及 的得失

 ：物質失去電子者，擔任 劑  電池 極  ：物質得到電子者，擔任 劑  電池 極

氧化還原反應的定義

還原

ZnO Cu

CuO

Zn   

氧

電子數 氧化

還原





 

 Cu

Cu Zn

Zn

Zn 被氧化

Zn 被氧化 CuO

被還原

Cu²⁺

被還原 氧化

還原

還原 氧化

氧化

負 正

範例解說

1. 敘述下表電池之實驗設置、放電過程及電池反應：

電池 說明 反應式

Zn/Ag

負極 正極

全反應

Cu/Ag

負極 正極

全反應







 Zn e

Zn

2

Ag e

Ag





Ag Zn

Ag

Zn  2



 2







 Cu e

Cu

2

Ag e

Ag





Ag Cu

Ag

Cu  2



 2

Zn Ag

Cu Ag

Ag e

Ag 2 2

2





Ag e

Ag 2 2

2





範例解說

2. 附圖為銅銀電池的裝置，則： （原子量： Ag ＝ 108 ， Cu ＝ 63.5 ）

 銅極 電子，是 極

 銅極減少的質量 銀極增加的質量。

 鹽橋內的 NO₃ ^－游向 燒杯

 甲燒杯內的溶液顏色逐漸 。

 ⊕

Ag Cu

Ag

Cu  2



 2

63.5g 63.5

1

mol 1







 Cu 減少

216g 108

2

mol 2







 Ag 增加

放出 負

＜ 甲

變深

2 1

2

1   

Cu²⁺

e

Ag⁺

e

變深藍色 不變色 質量

減

質量 增

（鹽橋離子， 向電池極 ）

兩極總質量 隨時間增加

範例解說

3. （ ）為增加電壓，將兩個鋅銅電池連接，如圖，則電極 C 反應 式？

（ A ） Zn→Zn^{2 ＋}＋ 2e ^－ （ B ） Zn^{2 ＋}＋ 2e ^－→ Zn （ C ） Cu→Cu^{2 ＋}＋ 2e ^－ （ D ） Cu^{2 ＋}＋ 2e ^－→ Cu 。

串聯

 ⊕ 

A

4. （ ）如附圖電池有電流通過，下列敘述何者錯誤？

　（ A ）幾分鐘後， X 板重量漸減 　（ B ） Y 板重量增加

　（ C ） X 板為負極， Y 板為正極

　（ D ）取下鹽橋，安培計上的讀數增加 D

 ⊕

⊕

（媒體： 1， 4’ ； 2

， 5’46” ）

Zn Cu

解離 析

出

解 離 析

出

 生活中的電池

乾電池 （ 碳鋅電池 ）

 乾電池

碳鋅電池

：

（ 1 ）發明者： 1865 年 法國人勒克朗舍發明，後經改良而來 （ 2 ）構造：

 負極： 。正極： 。

 以 為正極導出電流，電解液以 為主。

成分 功用

Zn 負極 MnO₂ 正極 電壓 1.5V

碳棒 導出電流

石墨 減少電阻

氯化銨 電解質

氯化鋅 防止鋅腐蝕

瀝青 封口防水蒸發

碳棒 NH₄Cl

Zn MnO₂







 Zn e

Zn

2

 ：

MnO₂ 、 NH₄Cl

、澱粉 .. 的糊狀 物碳棒

鋅殼 外包殼金屬

⊕

 鐵殼

乾電池 （ 碳鋅電池 ）

 乾電池

碳鋅電池

：

（ 3 ）注意：

 電壓隨使用降低、電壓不穩、不適合大電流放電、功率小  儲放時間過久，會有鋅殼腐蝕、水分蒸發、電解液溢漏情形  發展最早、產量高、用途廣的電池

（ 4 ）規格及大小：

George Leclanché 1839 － 1882

5 號 4 號 3 號　 2 號　　　 1

號 熱水器

手提音響

掛鐘 遙控器

相機

勒克朗舍

皆為

1.5V

鹼性電池

 鹼性電池：

項目 碳鋅電池 鹼性電池

相 似 性

負極 鋅 鋅

正極 二氧化錳 二氧化錳

電壓 1.5 伏特 1.54 伏特

充電性 不可充電 不可充電

差 異 性

電解質 氯化銨（弱酸） 氫氧化鉀（強鹼）

電壓穩定性 較差 較佳

使用電流 較小 較大

低溫使用 較差 較佳

使用壽命 較短 較長

價格 較便宜 較貴

鉛蓄電池的組成

 鉛蓄電池

（ 1 ）組成：

 電極： 負極： 。 正極： 。  電解液：  正負極交互配置，增加與硫酸接觸面積

 每槽電壓 伏特，三槽電壓共 伏特。可充電。

 隔板：有 作用 鉛 Pb

二氧化鉛 PbO₂

鉛酸電池 電瓶

絕緣 H₂SO₄

2 6

串聯

Fig. from

http://www.carbasics.co.uk/how_to_change_a_car_battery.htm

鉛蓄電池的組成

 鉛蓄電池

（ 2 ）放電反應：

H

2e



SO



外電路 內電路

Pb PbO



 

 SO PbSO e

Pb

2

 ：

O H PbSO

e SO

H

PbO

 4



 2



 2

⊕ ：

O H PbSO

SO H

Pb

PbO

  2



  2

 2

全反應：

O H PbSO

SO H

Pb

PbO

  2

   2

 2

  



白色

4

: PbSO

二電極 + 電解 質

電極產物

2

Pb PbO

鉛蓄電池的組成

 鉛蓄電池

（ 3 ）充電法：

 將 能轉換成 能，是放電過程的可逆反應。

 使用電源：限用 電源。 不可。

 連接法： 直流電源正極接鉛蓄電池之 極  直流電源負極接鉛蓄電池之 極

電 化學

直流 交流電

正 負

⊕ 

e

⊕ e e



鉛蓄電池的組成

 鉛蓄電池

（ 4 ）充電與放電過程比較：

過程 放電過程 充電過程

正極變化 負極變化 硫酸溶液 能量轉換 充電接法

特性

 可測量硫酸密度變化以判定充電的程度

PbO₂→PbSO₄ ；變重 Pb →PbSO₄ ；變重

濃度變小，密度變小 pH 變大

化學能  電能

PbSO₄ →PbO₂ ；變 輕

PbSO₄ →Pb ；變

輕濃度變大，密度變大

pH 變小

電能化學能 正極接正極，負極接負極

鋰離子電池

 鋰離子電池

（ 1 ）組成：正極為鋰金屬氧化物；負極為碳 （ 2 ）特點：

 輸出電壓高（ 3.7 V ）  重量輕

 供電時間長  較無記憶效應  壽命長  自我放電性低 （ 3 ）用途：

手機、照相機、筆記型電腦 記憶效應：

指電池使用一段時間後，

充電容量減少的情形

電池的分類

乾電池 鹼性電池 水銀電池

鉛蓄電池 鎳氫電池 鋰離子電池

（原電池）

（不可充電電池）（充電電池） （蓄電池）

充電次數有限

電池

物理電池 化學電池

一次電池 二次電池 燃料電池

太陽能電池

1. 如圖是鉛電池的簡圖及燈泡中電子（ e ^－）的流動方向，試問：

 圖中電池的正極為 ，負極為 。

 A 的材料為 ， B 　的材料為 ，電解液為 。  電池在放電或充電中？ 。

 電池的化學能增加或減少？ 。

 A 電極生成固體的 ， B 電極生成 色的 。  電解液濃度逐漸 ，電池的電壓逐漸 。

範例解說

放電中

 ⊕

B A

Pb PbO₂ H₂SO₄ 放電

減少

PbSO₄ 白 PbSO₄

變小 變小

課程結束