让我们来滥用电池！

为了更好地认识电源，下面你将要做一件大多数教材都不会让你去做的事情：将一个电池短路。短路就是将电源的两端直接连接。

以下是你需要准备的东西。

□ 1.5 V 的AA 电池。

□ 载单电池的电池盒。

□ 3 A 的保险丝。

□ 一个弹簧夹（鳄鱼夹）。

□ 安全眼镜（普通眼镜或太阳镜都可以）。

步骤

使用碱性电池。不要使用任何的可充电电池。

将电池放入容纳单个电池的电池盒，让它的两根绝缘细线缠在一起，如图1-32所示。不要使用任何其他种类的电池盒。

用一个弹簧夹连接导线的裸露端，如图1-32所示。这不会产生火花，因为电压只有1.5 V。等待一分钟，你会发现导线变热了。再等待一分钟，电池也会变热。

热量是由于电通过导线以及电池内部的电解质（导电导体）引起的。如果你曾经用手动泵给自行车胎打过气，你就知道泵会变热。电的行为是类似的。你可以想象电是由粒子（电子）构成的，当它们被驱动着通过电线时，电线就会变热。这虽然不是一个完美的比方，但在此处却很贴切地说明了我们的问题。

电池内部的化学反应产生电压力。这个压力的确切名称是电压，单位为伏特（V），它来源于电学先驱亚历山德罗·伏特（Alessandro Volta）的名字。

回到水的比方：水箱中水的高度正比于水压，相当于电压。图1-33可以帮助我们想象这一点。

图1-33 将电压想象成压力，将电流（安培数）想象成流量

但是，伏特还仅仅涉及故事的一半。当电子流经导线时，相应的流量就称作安培，它来源于另一个电学先驱安德烈·玛丽·安培（André-MarieAmpère）的名字。这个流量也称作电流。正是电流（或说安培数）产生了热。

背景知识

为什么你的舌头不会发烫？

当你的舌头接触9 V 的电池时，你感觉到的是刺痛，而没有可察觉的发热。当你短路一个电池时，即使所用的电池电压较低，也会产生可观数量的热量，如何解释这个差别呢？

你的舌头的电阻特别大，这就降低了电子流。导线的电阻很低，因此当仅仅只有一条导线直接连接电池的两个端子时，通过的电流将会更多，从而产生出更多的热量。如果所有其他因素保持不变，则：

□ 较低的电阻允许通过较大的电流（图1-34）；

图1-34 较大的阻力导致较小的流量——但是如果你增大压力，就有可能克服阻力而导致流量增大

□ 电产生的热正比于流过的电流的数量（电压保持不变时）。

下面是另外一些基本的概念。

□ 每秒钟流过的电用安培（A）来度量。

□ 引起电流的电的压力（电压）用伏特（V）来度量。

□ 对电流的阻力（电阻）用欧姆（Ω）来度量。

□ 较大的电阻会限制电流。

□ 较高的电压可以克服电阻、增大电流。

如果你问我，在电池短路的时候，到底有多大的电流流过电池的两个端子，我不得不告诉你，这是一个很难回答的问题。如果你试图用万用表去测量这个电流，很可能会烧掉万用表内的保险丝。不过仍有办法，你可以使用自己的3A 保险丝，由于它不值什么钱，我们牺牲得起它。

首先，要仔细检查保险丝，可能的话，请采用放大镜来检查。你应该可以在保险丝的透明窗口中央看到一个微小的S形的东西。这个S形的东西是一片很容易熔化的薄金属片。

拿开已经短路过的电池。它没有什么用处了，如果可能的话应该丢进回收箱。在电池盒中放入一节新电池，按照图1-35连接保险丝，然后再检查一下保险丝，你可以看到在S形东西的中央有一个断裂，这就是金属瞬间熔化的地方。图1-36所示为连接前的保险丝，图1-37显示的是烧掉的保险丝。保险丝的工作原理是这样的：它熔化自身来保护电路的其余部分。保险丝中的微小断裂阻止了更大的电流通过。

图1-35 当你将两根导线接到保险丝时，里面的S形元件几乎在一瞬间就熔化掉了

图1-36 3A的保险丝（被单节1.5V电池熔化前的照片）

图1-37 同一根保险丝熔化后的照片

基础知识

伏特

电压用伏特来度量。伏特（V）是国际单位制中的一个单位。1 mV等于1/1 000 V。

安培

我们用安培来度量电流。安培是国际单位制中的一个单位，常常说成“安”（A）。1 mA是1/1 000 A。

背景知识

电池的发明者

亚历山德罗·伏特（图1-38）出生于1745年，当时科学还远未分化成各个学科。在研究了化学之后（他于1776年发现了甲烷），他成了一名物理学教授，并开始对所谓的伽伐尼响应（即青蛙的大腿在静电的刺激下，会做出抽动反应的一种现象）感兴趣起来。

图1-38 伏特发现，化学反应可以产生电流

利用一个装满盐水的酒杯，伏特证明：发生在两种电极（其中一种电极为铜，另一种为锌）之间的化学反应，将产生稳定的电流。他于1800年对自己的装置进行了改进，将铜板和锌板堆叠起来，二者之间用吸满盐水的纸板来分隔。这种“伏特堆”就是第一块电池。

基础知识

直流电和交流电

从电池得到的电流是直流电（Direct Current，DC）。就像从水龙头里流出来的水，它的流量恒定，只有一个方向。

从家中电源插座的“火”线得到的电流则完全不同。它每秒从正到负变化60次（在英国以及其他一些国家里，是每秒50次）。这就是所谓的交流电（Alternating Current，AC），它更像在电动洗涤机中产生的脉冲水流。

为了实现某些目的，必须采用交流电，譬如为了长距离输电而升高电压。交流电也用于电动机和家用电器。图1-39所示为美洲电源插座。还有另外几个国家（例如日本）也使用美式插座。

图1-39 这种风格的电源插座见于北美、南美、日本以及其他几个国家。欧洲插座的形状不同，但原理是一样的。插孔A是插座“活”的一侧（火线），它提供一个（相对于插孔B）正负交变的电压。插孔B称作“中性”侧（中线）。如果电器设备发生故障，譬如出现内部线路松动，那么通过插孔C（即地线）将电压引入大地，可以保护人身安全

在本书的大部分地方，谈论的都是直流电，其原因有两点。首先，大多数简单的电子电路是由直流供电的；其次，直流的行为更容易理解。

本书的后面我不会再重复说明我是在处理直流，请假定所有均为直流的（除非另有说明）。

清理与回收

被你短路的第一节AA电池已经毁坏而不可能修好了，你应该处置好它。将电池投入垃圾箱并不好，因为电池中包含重金属，会污染生态环境。政府一般都会将电池纳入本地循环再利用计划（加利福尼亚要求对几乎所有的电池进行循环再利用）。为获取细节信息，你必须查询自己所在地区的有关法规。

烧掉的保险丝没有更多的用处，可以丢掉。

受到保险丝保护的第二节电池，应该还是好的。电池盒也可以在以后再用到。