高二物理2.2电动势

高二物理2-2电动势1．电源（更深层的含义）（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。再与抽水机类比说明：在不同的电源中非静电力做功的本领不同---引出问1：（1）用导线将电源连成最简单的电路，电路由哪几部分组成？（2）导线中的电场是什么电场？电流是怎样形成的？特点如何？为什么？答：（1）电路由两部分组成，电源外部能看得见的部分，称为外电路；电源内部看不见的部分，称内电路。（2）导线中的电场是恒定电场。导线中的自由电子在电场力的作用下从电源正极向负极定向运动，形成电流。导线中的电流是恒定电流，因为导线中的电场是恒定电场，所以电子定向运动的速率是不变的，电流大小恒定。问2：自由电子在导线中定向运动，电场力做什么功？电子的电势能如何变化？正功；减少。问3：自由电子定向运动的速率是不变的，能量还守恒吗？该怎样理解？答：守恒。自由电子与带正电的离子相互碰撞，在定向运动过程中受到阻力作用，电子要不断克服阻力做功，其动能向热能转化。总结：在电源外部，电场力对自由电子做正功，是电能转化为其他形式能，这个过程中消耗了电能。这些电能又是哪里来的呢？答：电源把其他形式能转化为电能。问4：电源是如何把其他形式能转化为电能的呢？答：在电源内部也存在电场，电场方向也是从正极指向负极。根据电荷守恒定律，电源必须把自由电子不断地从正极搬运到负极，自由电子必须克服电场力做功，这就需要有“非静电力”作用于电子。这个“非静电力”是电源提供的。也就是说，电源通过非静电力做功，使电荷的电势能增加了。2．电动势（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。（2）定义式：E=W/q（3）单位：伏（V）（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。【注意】：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。理解：1、电动势是电源的专用名词，而电压、电势差等指外电路。2、电动势的定义有以下几种说法：电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；电动势等于断路时的路端电压；电动势等于内、外电压之和。3、电动势越大，表明每移动1C电荷，电源可把更多的其他形式的能量转化为电能，而不表明电源容量大。E=U+Ir=IR+Ir（U为外电路电压，r电源内阻，R为外电路电阻集总参数）项目电动势E电势差U区别物理意义非静电力做功，其它形式的能转化为电能静电力做功，电能转化为其它形式的能定义式qWE，W为非静电力做功。qWU，W为静电力做功。单位伏特（V）伏特（V）联系电动势E等于电源没有接外电路时两极间的电势差U。电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。3．电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。②内阻（r）:电源内部的电阻。③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。【例1】下列关于电源的说法，正确的是（）A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大。B．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功C．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大D．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大分析电源向外提供的电能除与电动势有关外，还与输出的电流、通电的时间有关。所以电源向外提供的电能多，并不意味着电源的电动势一定大。譬如，一个电动势较小的电源，如果长时间向外供电，照样可以提供较多的电能；一个电动势较大的电源，如果没有工作，即没对外供电，则它根本不向外提供电能。故选项A的说法错误。选项B的说法是正确的。在此应注意“单位正电荷”和“非静电力”这两个关键词。“移送单位正电荷所做的功”即意味着表征的是电源的转化“本领”，“移送电荷所做的功”意味着电源的“贡献”。从这里可以看出“本领’与“贡献”的区别。我们说电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的“本领”，而并未说电动势表征电源对外提供电能的“贡献”。“非静电力”顾名思义就是静电力之外的力，如化学作用的力、电磁作用的力等，电源正是通过“非静电力”做功，实现了将其他形式的能转化为电能。电源的电动势决定于电源自身的性质，与有无外电路及外电路的情况无关。选项C错误。电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，移动同样电量的电荷非静电力做功越多，转化成的电能越多。D正确。答案BD【例2】铅蓄电池的电动势为2V，一节干电池的电动势为1.5V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1A和0.2A。试求两个电路都工作20s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？解析：对于铅蓄电池的电路，20s时间内通过的电荷量为q1=I1t=2C，对于干电池的电路，20s时间内通过的电荷量为q2=I2t=4C，由电动势的定义式qWE得电源消耗的化学能分别为4111EQWJ6222EQWJ电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小，电动势越大，电源本领越大。故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。【练习】有关电压与电动势的说法中正确的是（D）A：电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量。B：电动势就是电源两极间的电压。C：电动势公式E=W/q中W与电压U=W/q中W是一样的，都是电场力做的功。D：电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量。