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MC1-0981-要大致判断一节干电池是否已经失效,可用的方法是

MC1-0981 讲干电池失效的判断:端电压 U端 = E − I·r,失效的实质是内阻明显增大,用电压档测端电压、显著低于标称值即可判定;更灵敏的做法是并一个负载电阻测带载电压。电阻档带电测电池读数无效且可能伤表,电流档跨接电池近乎短路,通断档判极性没有依据。

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【题目编号】MC1-0981

【题目】要大致判断一节干电池是否已经失效,可用的方法是:

【答案】A

[A]用万用表的电压档测量电池的端电压,显著低于标称电压表明电池失效

[B]用指针式万用表的电阻档测量电池的内阻。指针缓慢回退表明电池失效

[C]找一支内置熔丝的万用表,用电流档测量电池两端并观察电流是否够大

[D]用万用表的通断测试档判断电池极性。如果极性消失则表明电池已失效

考点速览

本题问大致判断一节干电池是否失效的可行方法,官方答案是用电压档测量电池端电压,显著低于标称电压即判失效。考的是电池端电压(terminal voltage)与内阻(internal resistance)随放电怎样变化,以及测量电池这个动作不能乱用哪些档位。

原理与依据

干电池是化学电源,其等效电路可以看作理想电动势 E 串联一个内阻 r。对外供电时,端电压满足 U端 = E − I·r,式中各量单位依次是 V、V、A、Ω。空载时 I = 0,端电压就等于电动势;接上负载后电流流过内阻,内阻上产生 I·r 的压降,端电压随之下降。电池放完电的主要标志不是电动势消失,而是内部化学反应变得迟钝、离子迁移受阻,内阻从新电池的零点几欧升高到几欧甚至几十欧。内阻一大,同样负载电流下端电压跌得更狠,设备便表现为一开机就掉电、发射时电压骤降、遥控器失灵。

常见干电池的标称电压属于常识量级:锌锰(碳性)与碱性(alkaline)都是每节 1.5 V,镍氢(NiMH)可充电池每节 1.2 V,锂一次电池则有 1.5 V 与 3 V 两类产品,具体参数以厂家标称为准。判断失效时,用电压档量端电压与标称值比:开路电压明显偏低,例如碳性或碱性电池落到 1.2 V 附近或更低,基本可判失效。更灵敏也更可靠的做法是在电池两端并一个合适的负载电阻,模拟实际工作电流后再测带载端电压:内阻大的旧电池空载时可能仍有 1.4 V 以上,一挂负载就跌破 1 V,这才是它真实的供电能力。两种做法用的是同一原理,只是加载与否的区别,而题干问的是大致判断,测端电压完全够用。

逐项辨析

选项 A 正确。电压档并联在电池两端,内阻极高,几乎不从电池抽取电流,测量安全、对电池无扰动;读数显著低于标称电压,说明电池已无法维持正常端电压。这是最通行也最安全的粗判手段。

选项 B 不成立。用指针式万用表电阻档去量电池,等于带电测电阻,读数无效;更麻烦的是表内电池与外接电池被接成互相顶牛的局面,可能损坏表头或电池。指针缓慢回退不是内阻的判据,内阻要用专用的电池内阻测试仪或带载法来测,靠指针回退快慢下结论没有原理支撑。

选项 C 是危险做法。电流档内阻极小,直接跨接在电池两端近乎把电池短路,电流只受电池内阻与表内熔丝限制。小容量干电池虽不至于爆炸,但会被急速放电、发热、漏液,表内熔丝也可能熔断。内置熔丝是保护仪表不被彻底烧毁的屏障,不是许可你去短路的凭据。要测电池输出电流,应在回路中串入负载后再测量。

选项 D 概念不成立。通断档用于判断线路是否连通、阻值是否足够低,它输出直流测试信号,读数与红黑表笔接法有关,但它并不测量极性,更谈不上极性消失。化学电池的极性由正负极材料决定,不会因为电量耗尽而反转或消失,耗尽的只是能量,不是电极的标识。

易混淆点

开路电压与带载电压要分清。开路电压只反映电动势,健康电池和虚电电池的读数可能很接近;带载电压同时反映内阻,对失效判断灵敏得多。题目若强调大致判断,测端电压就是标准答案;若问更可靠的方法,则应想到并负载测带载电压或使用专用电池测试器(battery tester)。

另一个混淆是镍氢与碱性电池的标称电压不同,判断失效要对照各自的标称值,不能拿 1.2 V 去套碱性电池,也不能因为镍氢长期在 1.2 V 附近就断定它坏了。还有一点,万用表电压档测得的是空载或轻载状态下的端电压,想判断大电流场合能不能用,必须带载测,否则容易把还能用于小电流设备的电池误判为报废。

应试要点

记住算式 U端 = E − I·r:内阻变大是失效的物理本质,端电压跌落是它的外部表现。测电池用电压档,高阻并联、无扰动;电阻档、电流档都不能直接并在电池两端。看到电阻档测内阻看指针回退、电流档量电池电流、通断档判极性这三类说法,一律排除。

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