如何在没有电的情况下给手机充电?
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发布时间：2022-09-17 22:13
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时间：2023-10-18 08:41
之前网上有个视频，讲的是“没电的情况下怎么给手机充电？”当然，如果完全没电是没法充电的，这里所说的“没电”指的是没有现成的电，但可以自己创造电。视频中是通过“原电池反应”的方式来发电的。
原电池的概念非常广，将化学能转变为电能的装置都可以被称为原电池。为什么叫“原”电池呢？我最早听到别人提起这个概念的时候，琢磨着是不是因为电池都是“圆的”，所以叫“圆”电池？实际上原电池的英文说法是“Primary Cell”，这里面“Primary”就是“原”，可以理解成“基本”的意思，现在的电池经过不小的改进和发展，已经不算“基本”了，但讨论这些电池原理的时候，仍会称其为原电池，所以只要是能把化学能转换成电能的装置，都可以称其为“原电池”。有一个英文词组是“Primary cell culture”，和原电池的英文说法长得很像，但二者在含义上毫无关系。这个词的意思其实是“原代细胞培养”，“Cell”既指“细胞”，又指“电池单体” 。
原电池里面发生的反应，也就是所谓的原电池反应，一般是“氧化还原反应”。英文一般称之为“Galvanic cell response”，当然，这里Galvanic cell也可以表示原电池的意思。电池有“正极”和“负极”，发生氧化反应的是负极，负极的电子被“剥夺”了，而发生还原反应的是正极，它得到了电子。电池的一边得到了电子，另一边失去了电子，这样就会形成不同的“电势差”，可以把电子想象成水，一边得到了很多水，水位高，另一边失去了很多水，水位低，这时候如果用导线作为“管道”把正负极连接起来的话，电子就会从高处流向低处，在导线中形成电流。所以，实际上是电子从负极跑向了正极，从而形成电流，产生了电能。不过由于电子带有负电荷，按照电学中“正电荷运动的方向作为电流方向的”标准，电流的方向与电子运动的方向正好相反，是从正极到负极。
原电池的基本构成：首先要有两个导电的“极”插在电池的“池子里”，池子里的“水”叫作“电解质溶液”，再用导线把两个电极不在溶液里的一端相连，形成由电解质溶液、电极和导线组成的闭合回路。这两个电极也有“门槛”，比较简单的情况是用两种不同的材料，其中至少有一种能和电解质溶液中的某种成分发生氧化还原反应。有导线相连、反应能力强的电极就会获得“控制电子得失的主动权”，控制导线中电子的运动，并“带动”反应能力弱或本来不反应的另一极发生反应，形成一个“获得电子”、另一个“失去电子”的局面。但如果两个电极材料相同，则会形成“谁也带不动谁”的局面，于是两方僵持，电子无法在导线中运动。
常见的简单原电池结构，就是把两种“活泼性”不同的金属片（比如锌和铜）插入酸液当中，其中一种金属要能够与酸发生反应。这两个金属片就成了电池的正极和负极。不过现在还没有形成闭合回路，而当你使用这个电池的时候，比如用导线将灯泡接在正极和负极上，就会形成闭合回路，灯泡就可能被点亮了。当然，如果接的是广场上路灯的大灯泡则可能无法点亮，因为这种简单的电池做不到那么大的功率输出。
有人利用这个原理制作了水果电池：将不同金属材质的螺丝插在柠檬里，再用导线相连。听说以前还有人用分别叠在一起的一元钱硬币（金属镍）和五角钱硬币（金属铜）加上盐水或者醋来制作电池，不过这属于“亵渎人民币”的违法行为，可千万不要去模仿。开篇讲的那个笑话，大家也不要当真。金和银在口腔的唾液中几乎是不会发生反应的，即使里面的合金成分相对活泼一些，形成的电流也极其微弱，并不会有“烧脑”的感觉。
随着电池的发展，真正的电池当然不限于上面提到的“简单情况”。比如，电池两极可以是同种材料并且电极本身不参加反应，以及日常使用的“干电池”，之所以称其“干”，就是因为比它更早出现的常用电池是“湿”的，而干电池不需要利用液态的电解质，使用起来方便了很多。
我们现在的手机、电脑、电动自行车和电动汽车上用的各种蓄电池，它们同样是利用原电池反应的基本原理工作的，只不过这些化学反应是“可逆”的，可以在充电的过程中“逆回去”。
虽然我们可以用盐、醋、水果、螺丝等自制原电池来发电，但这种方式产生的电能并不多，效率也不高。要想自己发电，更好的方式其实是利用“电磁感应”原理。
法拉第电磁感应定律说：“闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，称为感应电流。” 我们日常用电，无论是通过水力发电、火力发电、风力发电还是核能发电，利用的都是电磁感应的发电原理。所以如果要自制发电设备，用这种原理制作的话性价比最高：找一块强力磁铁，让线圈在磁场中转动，不断地“切割磁感线”来发电。现在市面上也有“手摇式发电机”出售，可以买回来锻炼身体，但想借此省电费的话还是算了吧，毕竟功率远不够大多数家用电器使用。自发电的夜跑灯、手握式自发电手电筒等这些让人手动发电的小玩具，利用的也是电磁感应原理，就是让导线线圈和永磁体发生相对运动产生电流。
“摩擦起电”是小学自然课上就学习过的“电学启蒙课程”。用丝绸摩擦玻璃棒或者用毛皮摩擦橡胶棒，会发现它们摩擦过之后具有吸引轻小物体（碎纸屑）的特性。实际上摩擦起电的过程是电子由一个物体转移到另一个物体上的过程，一般随便找两个物体摩擦都会发生电荷的转移，不过很多情况下，转移的电子马上就会跑掉，所以现象不明显。生活中的“静电”一般也是摩擦导致的，电压通常比较高，但因为电量很小，所以基本不会造*的损伤。
“摩擦起电”虽然很常见，但产生的电量很小，我们很难利用这种方式来发电，很可能电没发出来多少，却当场实现了“钻木取火”。不过，目前有科学家正在研究制造一些特殊材料，让摩擦发电能够产生更多的电能，期望将来可以把人们走路、运动等过程中摩擦出的电都利用起来，为我们身上低功耗的可穿戴设备供电。
如果你真想自己发电，可以先考虑“电磁感应”方法。要是怕累的话，就还是做个水果电池吧。不过个人认为，这么好的水果，不吃真是浪费了。
