电铃的结构图
现代社会,很多东西都需要电池才能使用,比如遥控器、电动车、闹钟,以及一些大型设备等。
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而针对不同的设备,所需要的电池类型不同,其续航时间也不同。
美国在上世纪70年代先后发射的旅行者1号和旅行者2号,至今还在太空中运行,由于它们的任务会和太阳渐行渐远,所以并没有安装太阳能帆板,而是采用的电池。
算下来,它们的电池已经用了40多年了,你们知道用的是什么电池吗?
这个大家可能很少听说,用到的是核能驱动的电池,其中的放射性元素就是钚。
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由于元素具有半衰期,所以当钚耗尽时,可能就是探测器罢工的时候了。
但是,这还不是世界上持续时间最长的电池,咱们今天要了解的牛津电铃,已经持续放电180多年,并且响铃100亿次了,不过奇怪的是,人类至今却不知其电池构造。
牛津电铃的180多年
这个电铃现在就摆放在,英国牛津大学克拉伦登实验室门厅的架子上,第一眼看上去,它就是一个普通的实验装置。
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但是神奇的是,这个被罩在双层玻璃中的电铃,竟然已经持响了180多年了,几乎很少有实验会持续这么长的事件。
据记载,这个电铃是在1840年,由牛津大学物理学教授罗伯特·沃克,从仪器制造商沃特金和希尔那买回来的。
至今那个玻璃罩都没有被人打开过,就这样任它工作到现在。
不过值得注意的是,据可查资料显示,这个电铃的寿命可能还更长,因为它或许在1825年时就已经被制造出来了。
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如果从制造出来那一天起,它就开始持续响铃的话,那截至2022年,它已经响了197年了,这简直是不可思议。
牛津电铃的构造
从外表上看,牛津电铃的装置确实不难,在绝对隔绝空气的环境中,其中有两个干电池,它们组成串联的电堆。
在两块电池中间,悬挂着一根丝线,上面吊着一个直径为4毫米的金属球。
而电池的末端都是一个半球形的黄铜铃铛,而金属球就位于两个铃铛之间。
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三者之间仅有一点缝隙,而这个电铃的声音,就是依靠金属球在铃铛之间来回摆动,以此敲打铃铛起到打铃的效果。
我们很难想象它是如何做到,持续这么多年来回摆动的。
毕竟在我们看来,电池的耐用性其实就是和使用它的时间成反比,但是至今这一趋势还没有怎么在牛津电铃身上体现出来。
对此,很多科学家们也是一头雾水,不知道它究竟是如何长时间运作的。
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对牛津电铃工作原理的猜测
金属球能够来回摆动,依靠的就是两块电池的电力。
简单来说,就是当金属球碰到其中一个铃铛时,上面就会携带正电荷。
由于二者属于相同的电荷,于是就会产生细微的斥力,使得它被撞击到另一个铃铛上。
此时金属球身上携带的已经是负电荷了,于是它又会被另一边吸引。
就这样循环往复,牛津电铃已经形成了一个2赫兹震荡的周期。
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那么关于它是如何运行的,这两块干电池是否具有特殊功能,或者其内部的真实结构究竟如何等,我们接下来看看科学家们的猜测。
内部结构是解题关键
首先,科学家们只能从电铃的外观,进行观测。
因为自从电铃拿回牛津大学后,就一直没有打开过,所以隔绝空气可能是电池能够长久工作的原因之一。
我们可以看到,在电池的表面覆盖了一层硫磺,它的作用就是将空气隔绝,并且起到绝缘的效果。
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科学家们猜测这个电堆应该是赞博尼电堆,这是由朱塞佩·赞博尼在1812年发明的静电电池。
它的主要部分就是银箔、锌箔等金属箔和圆盘形状的纸构成,这种纸的一面涂上了二氧化锰,另一面涂的是硫酸锌。
将这些东西叠上几千层,再用带有端盖的玻璃管进行压缩,随后就可以将其浸入熔融硫绝缘了。
另外这些纸片的电压为0.8V,由此可见这个其中电池的电压可以达到几千伏。
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尽管它能提供的电流只有纳安,但是由于其内阻很大,所以即便短路也不会将其烧毁。
并且金属球在铃铛之间的运动,只会传递很小的电流,因此电池的耗电量就会很少,如此才能持续那么长的时间。
但是这仅是科学家们的猜测,因为关于电铃的详细说明和细节早已丢失了,所以除了将其拆除,对内部结构进行研究,也没有别的办法了。
只不过,现在科学家们不愿意直接拆除电铃,因为这个实验已经打破了多个记录。
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不仅成为了史上持续时间最长的实验,并且也是史上最耐用的电池。
所以,现在只能等到电铃没电的那天,才有机会解开谜底了,但还需要多长时间,科学家们也未可知,我们也只能默默期待了。
电池的发展过程
那么现在市面上有那么多电池,根据材料的不同,应用的范围也不同,那么这些电池都经历了怎样的发展阶段呢?
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现代电池已经过两百多年的发展历程,在1800年时,意大利化学家亚历山德罗首次发明了伏打电堆,这是世界上第一个发电器。
伏打电堆由多层锌和银组成,其中间隔浸渍水,是最早的化学电源,不仅为电磁学的发展提供了基础,而且还开创了电学发展的新时代。
但是此时的伏打电堆不能重复使用,于是在1836年时,因果科学家丹尼尔对其进行改良,将其中的电解液替换成稀硫酸,于是第一个不极化,并且能保持平衡的锌铜电池就发明出来了。
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本着对资源重复利用的想法,法国物理学家普兰特在1859年,发明了世界上最早可以充电的电池--铅酸电池。
这个发明就是我们现在所说的蓄电池,为现代汽车引擎的发展,提供了很大的便利。
由于此前的电池,用的电解液很容易泄露,所以不方便携带,所以1887年的时候,英国科学家赫勒森将液态的电解液换成糊状,这就是最早的干电池。
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1890年,爱迪生又在此基础上进行改进,发明除了可以充电的铁镍干电池,将电池的发明又推向一个新的高度。
如今的干电池已经逐渐发展了100多种,它们的功能和原理,其实就和伏打电堆一脉相承。
随着及时的进步,以及人们的经济发展,对于电池的使用越来越苛刻了,于是在1980年,古迪纳夫发明出了锂电池。
这类电池可以说是为现代电子产品的发展,奠定了坚持的基础,锂电池的体积虽小,但是却可以提供最高的电压,密度也比此前的电池更大。
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我们现在所用的手机、电脑,甚至电动汽车等,都采用了锂电池。
当然了,现代的电池一直处于发展状态,每一种电池的发明,或多或少都是为了弥补前一种电池的漏洞。
而锂电池也具有一定的缺点,因为它使用的电解液是一种十分易燃的有机溶剂。
所以这种电池经常会出现短路,甚至在高温的时候会导致爆炸的情况。
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当然这些都是我们可以接触到的电池,还有一些并不在我们的使用范畴之内,比如核能驱动的电池,因为其带有的放射性元素会对人体造成危害。
现在这些应用于我们日常生活的电池,一直在持续不断地发展,或许有一天,我们真的能够发明出那种,续航能力堪比牛津电铃的电池。
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终曲亭4467图8.3 - 7是直流电铃的原理图.衔铁B与弹性片A相连.
唐顺败13596247231 ______ 没有图,但初中的物理内容基本不会变,熟悉书中的内容,回答就不困难~~ 将电磁铁的线圈一端接在继电器开关的常闭端上,另外一端与电源相连,继电器开关的常闭另一个端接到螺钉上,这时,由于衔铁弹簧的拉力,电路导通瞬间,电磁铁吸住衔铁,使电路断开,而弹簧又拉住衔铁,使电磁铁工作……这样循环……改变电压和弹簧的拉力,可以改变震动的频率,从而得到你说的蜂鸣器~~~
终曲亭4467如图是直流电铃的原理图.下列关于电铃工作时的说法,不正确的是( )A.电流通过电磁铁时,电磁铁有 -
唐顺败13596247231 ______ A、电流通过电磁铁时,由安培定则可得,电磁铁有磁性且A端为N极.故A正确;B、D、电磁铁吸引衔铁,使电路断开,此时锤击打铃碗,电磁铁失去磁性.故B正确,D错误;C、电磁铁通电时此时磁性,吸引小锤,断电时没有磁性,放开小锤;由于小锤击打铃碗,铃碗发生了振动,发出声音.故C正确. 本题选择不正确的,故选:D
终曲亭4467电铃工作原理是什么? -
唐顺败13596247231 ______ 这样回答不能算对.因为电铃的原理具体地说应当是利用电磁铁来工作的.
终曲亭4467 观察图,和同学讨论电铃的工作原理. -
唐顺败13596247231 ______[答案] 解析: 开关合上,电路接通,电磁铁吸引了软铁棒,软铁棒锤敲打电铃,此时触点电路断开,电磁铁失去磁性,松开软铁棒,触点电路又接通,电磁铁又再次吸引软铁棒……如此循环往复,电铃就响了起来.
终曲亭4467电动机和电铃的图形符号 -
唐顺败13596247231 ______ 电动机在电气原理图中是一个圆,圆内是一个大写的M,如果是多个电机用M1、M2表示. 电铃的图形符号就是类似半圆的东西.
终曲亭4467根据电铃的工作原理,将图中电铃连入电路,保证闭合开关后电铃能正常工作. -
唐顺败13596247231 ______[答案] 当开关闭合后,电路中有电流,由于电流的磁效应,电磁铁有磁性,吸引衔铁,衔铁被吸下的同时,打击铃碗,发出声音.此时电路始终接通,电磁铁始终吸引衔铁,衔铁不会回弹,所以钉锤不能在重复打击铃碗. 如下图,当衔铁被吸下打击铃碗,发...
终曲亭4467电铃工作原理图
唐顺败13596247231 ______ 这个电路就是三个电铃并联的啊,单刀多掷开关,拨到哪个上面哪个就响.
终曲亭4467电铃的物理原理 -
唐顺败13596247231 ______ 没有.原理如下:通电后,螺线管带磁性,把弹片吸住,此时电铃被击打,电路断路;由于电路断路,螺线管不带磁性,弹片回到原来位置,此时电路通路,螺线管再次带磁性,周而复始
终曲亭4467关于电磁学中电铃
唐顺败13596247231 ______ 电铃 通电时,电磁铁有电流通过,产生了磁性,把小锤下方的弹性片吸过来,使小锤打击电铃发出声音,同时电路断开,电磁铁失去了磁性,小锤又被弹回,电路闭合,不断重复,电铃便发出连续击打声了. 图像不好制作,那我就不发了
终曲亭4467如图所示是直流电铃的原理图.关于电铃工作时的说法正确的( )A.电流通过电磁铁时,电磁铁有磁性且A -
唐顺败13596247231 ______ A、电流通过电磁铁时,电磁铁有磁性,根据安培定则判断出A端为N极,说法正确;B、电磁铁向下吸引衔铁时,弹性片弯曲发生形变具有弹性势能,说法正确;C、声音是由物体的振动产生的,小锤击打铃碗发出声音,是由于铃碗发生了振动,说法正确;D、电铃是利用电流的磁效应工作的,通电时,电磁铁有电流通过,产生了磁性,把小锤下方的衔铁吸过来,使小锤打击铃碗发出声音,同时电路断开,电磁铁失去了磁性,小锤又被弹性片弹回,电路闭合,不断重复,电铃便发出连续击打声了.D说法错误. 故选ABC.