通信工程师给儿子的信4：无线电台使用的电池
作者： John Mills
（第一次阅读这本书时，这封信可以跳过。）
亲爱的年轻人：
当你安装无线电接收机时，你会需要几块电池，但是你不会用我上一封信中描述过的，像重力电池那样笨重的东西。你用到的电池中，有些会是干电池，其尺寸适合用于便携式手电筒。
这些电池其实并不干，因为在电池的两个金属板之间填满了潮湿的糊状物，并且用蜡将它们封起来以防变干或者泄漏。这些电池使用了锌和碳棒，而不是锌和铜。不再需要玻璃罐，因为锌就被做成圆罐的形状。锌罐中放置了糊状物，而在糊状物的中心位置，放了一根碳棒或者碳条。糊状物不是硫酸，而是一种叫卤砂的材料，又叫氯化铵（ammonium chloride）。
然而，这种电池的行为方式和我上一封信描述过的那种电池非常像。锌离子离开锌板，进入潮湿的糊状物游荡。这些离子是阳性的，就像重力电池中的情况一样。结果导致一些本来与锌离子结合组成锌原子的电子被遗弃在锌板上。这让锌板变成阴性，因为它的电子数量超过了质子数。锌离子取代了原本在糊状物中存在的阳离子。因此，这些原本属于糊状物的阳离子，迁移来到碳棒的周围，并且在那里获得了一些电子。夺走属于碳棒的电子使得碳棒上的质子多了出来；也就是说，让碳棒变成阳性。因此，在小手电筒的电池里面，你总是会发现在电池的中心位置凸出来的圆柱形的碳棒是正极，而锌壳是负极。
电池的麻烦在于，就像我过去制作过的那种一样，锌板在逐渐减少。每次有一个锌原子离开锌板，就意味着锌原子的大部分物质离开了。然后，当锌离子留下的两个电子有机会通过铜线到达电池的正极时，锌原子最后剩下的物质也离开了。过了一段时间之后，就不剩下多少锌板了。看到发生了什么事情是非常简单的。所有的锌都进入了溶液，或者像大部分人说得那样，“被痛快地吃完了”。然而，干电池并没有因为消耗完锌就停止化学反应，因为糊状物的活跃成分，氯化铵，已经变成了别的东西。
你的无线电台还将会用到另一种电池；这就是存储电池。只要在使用间隙充电，充电电池可以使用一次又一次，并且只要使用得当，就可以使用很长时间。同时，它们也能够提供大电流，即一个大的电子激流。当你想要加热无线电台中的真空三极管的灯丝时，就会用到它。
英国人把存储电池称为“蓄电池accumulators“。我一点也不喜欢这么名字，但是我也不喜欢存储电池这个名字，因为我觉得最恰当的名字应该是”可逆电池“。没有人使用最后这个名称，因为已经约定俗成。然而，一个存储电池就是可逆的，因为它能在两种工作模式之间任意切换。
存储电池有点像男孩子在山坡上的车。它会顺着山坡滑下，但是也能被重新推上山坡，准备下一次下滑。你可以用它送电子流从负极板经由电线到达正极板。然后如果你将两个极板和其它电池或者发电机连接，就可以让电子流走一条与之前完全相反的路径。只要这么做的时间足够多，电池就会被重新充电，并且准备好释放电流。
关于存储电池我不想和你说得太多，但是如果你打算拥有一台无线电台并且让它工作，你应该对存储电池有所了解。当它完全充满电，准备工作时，其负极板是由较硬的铅做成的栅架固定就位的多孔软铅。正极板是铅做的包括了很多里面填充了二氧化铅的方形体的栅架。二氧化铅的分子由一个铅原子和两个氧原子组成。过些时候我会告诉你为什么化学家叫它二氧化铅而不是氧化铅，这封信里我就不展开了。
在两个极板之间有一个木制隔板，防止两个极板间的铅片掉下来，同时接触到两个极板。你知道一小片铅同时接触到两个极板会发生什么事情。这会产生短路，就是说，一种走捷径的现象，一些电子直接从负极走到正极，没有通过我们希望它们通过的电线。这就是那里需要隔板的原因。
两个极板位于一个装了硫酸溶液的罐子里。你应该还记得，硫酸分子在溶液中分裂成氢离子和硫酸根离子。在我的重力电池中，硫酸根离子会诱惑锌离子进入溶液。而另一方面，在存储电池中，硫酸根离子能够接触到大部分铅原子，因为软铅像海绵一样有很多小孔。当它们接触到之后，就立刻在铅原子所在的地方形成硫酸铅。硫酸根离子并不需要全部铅原子，因为硫酸根离子已经比标准配置多了两个电子，因此每个硫酸铅分子就有了两个富余的电子。这就是软铅极板是负电极的原因。
硫酸铅不会溶解，因此它就呆在极板上，形成了白色涂层。我们现在看看这意味着什么。氢离子将要做什么？只要水中有硫酸，就存在着大量的硫酸根离子，氢离子只要遇到它们，就可以和它们结合；而它们相遇的机会是很多的。但是，如果硫酸根离子和极板上的铅结合在一起，溶液中就会剩下很多氢离子。现在这些氢离子能做什么呢？它们彼此之间会离得越远越好，因为它们都只有质子；质子和质子不喜欢结合在一起。它们以前一直呆在最初呆的地方附近，因为那里有过很多它们喜欢与之结合的硫酸根离子。
当氢离子试图远离彼此时，它们来到了电池的另一个极板，在那里它们将得到一些电子，如果轮到它们不得不去偷的话。
我不打算告诉你在另一个极板上发生的所有事情。氢离子得到了它们需要的电子，但是它们还得到了更多的东西。它们从极板那里拿走了氧，并且因此组成了水分子。你应该还记得，水分子由一个氧原子和两个氢原子组成。同时，失去了氧原子伙伴的铅原子，和邻近的一些硫酸根离子结合了。在混合的过程中，电子被带离了极板，使得极板带了正电。
请仔细留意，我说过“每个极板上都有一点硫酸铅”。我描述过的这种事情不会持续很长时间。如果持续很长时间，电池就会在内部耗完，而当你准备启动你的汽车时，你会不得不从驾驶室出来，用曲柄手动启动。
生成硫酸铅的过程会持续多久呢？先回答另一个问题。只要我们没有用电线连接电池的两个极板，就不会有任何电子能够从负极板跑到急需电子的正极板。每次一个带负电的硫酸根离子与负极板上的多孔软铅结合，就有两个富余的电子加到这个极板上。你知道电子之间有多少好感。电子会允许硫酸根离子继续往负极板上增加电子吗？这就是我前面提到的“另一个问题“；答案显然是“它们不会“。负极板上每增加一个电子，另一个硫酸根离子靠近负极板完成同样的工作的难度就大了一分。因此，在多孔软铅极板上蓄积了一点富余的电子后，我前面描述过的活动就停止了。
它们会重新开始吗？一旦在负极板附近跳动、并且试图躲开彼此的电子数量减少，生成硫酸铅的活动就会重新开始。当我们用一根电线连接两个极板时，我们让负极板上的一些富余电子顺着电线来到了非常欢迎电子的正极板。一旦一些电子以这种方式离开，溶液中的其它硫酸根离子就来了，在负极板上登陆，并且贡献两个富余电子。这就是电池怎样持续放电的方式。
我们绝对不能让电池过度放电，因为硫酸铅是不能溶解的，而就像我告诉过你的那样，它会覆盖在极板上，直到电池失去可逆反应的能力（译者注：蓄电池不能再使用的责任完全在于电池内部的硫酸铅过多。电池中硫酸铅的溶解度和溶解速度很小，不能回到电解液中，而是粘在了极板上，最终形成不可溶解的晶体。这些晶体的存在，占据了极板的位置，使极板失去了充放电的能力。所以，极板被覆盖的这一点或这一部分都相当于是死点。）这就是我们在对电池重新充电前，必须小心不要让其放电过程过长的原因。这也是为什么，当发动汽车时电池用得比较多时，我喜欢多开一会车，让汽车发电机对电池重新充电。当电池充电时，整个过程正好相反；我们在负极板上得到了多孔软铅，而在正极板上得到了二氧化铅。
你在这一天里已经学了很多。有问题写信给我，我会在下一封信中解答，并且继续告诉你三极管是如何工作的。你知道了电线中电的传导原理，即电子流；你知道了产生这电子流的电池的原理。现在你已经准备好学习科学史上最神奇的小设备：三极管。
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