第二章---第2节---电动势

第二章第2节理解·教材新知把握·命题热点应用·落实体验知识点一知识点二命题点一命题点二课下综合检测课堂双基落实第2节电动势1.电动势与电压的单位都是伏特，但二者意义不同，电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，电动势的大小仅取决于电源本身。2．电动势的定义式为E＝Wq，电动势和内阻是电源的两个重要参数。3．干电池的电动势均为1.5V，不同型号的干电池内阻不同，容量也不同。电源在电路中的作用[自读教材·抓基础]1．非静电力(1)定义：非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极(正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力，这种非静电力做的功，使电荷的电势能。(2)在电池中，非静电力是作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力的作用是电磁作用，它使能转化为电势能。增加化学机械2．电源(1)定义：通过非静电力做功把的能转化为电势能的装置。(2)不同的电源，非静电力做功的本领不同，这是由本身性质决定的。其他形式电源[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(判一判)(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加。()(2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少。()(3)所有的电源，均是将化学能转化为电能的装置。()答案：(1)√(2)×(3)×[跟随名师·解疑难]1．正确理解非静电力和静电力(1)非静电力：除静电力之外，对电荷的运动起促进或阻碍作用的力，常见的有化学力、洛伦兹力、涡旋电场力等。①如图2－2－1所示，在电源外部的电路里，自由电荷在电场力作用下移动，电场力做正功，电势能转化为其他形式的能；在电源内部自由电荷移动的方向与受到的电场力方向相反，移送电荷的不再是电场力，叫做“非静电力”。非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能(消耗其他形式的能)。所以可以说：电源是通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的装置。②从能量转化的角度看，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。③作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。(2)静电力：又称库仑力，是静止带电体之间的作用力，每一对静止的点电荷之间的静电力均可以用库仑定律去求解。[特别提醒]在外电路中，静电力做功将电能转化为其他形式的能，而在内电路中，非静电力做功将其他形式的能转化为电能。电源被形象地比喻为“抽水机”。图2－2－12．电源与抽水机能量转化比较抽水机抽水抽水机外A→B水从高处流向低处水的重力做正功重力势能转化为其他形式的能抽水机作用下B→A水从低处被运向高处抽水机对水做正功其他形式的能转化为重力势能电源供电电源外部正极→负极正电荷由高电势处向低电势处运动电场力做正功电势能转化为其他形式的能电源内部负极→正极正电荷由低电势处移到高电势处非静电力对电荷做正功其他形式的能转化为电势能[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)关于电源的说法不正确的是()A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能解析：无论电源内部还是外部，电场都是由正极指向负极，故A错；在外部电路中，负电荷靠电场力由负极流向正极，而内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与移动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极，在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能，故B、C、D正确。答案：A[自读教材·抓基础]电动势和内阻1．电动势(1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的跟被搬运的的比值叫电源的电动势。(2)公式：_______(3)单位：，用符号“V”表示。(4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为的本领，大，表示电源的转化大。功电荷量E＝Wq伏特电能电动势本领(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。(6)方向：电动势是，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源指向正极。(7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由________决定，与电源的和外电路的组成及变化情况无关。1C标量负极电源本身体积2．电源的内阻及电池的容量(1)电源的内阻：电源的也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的，内阻与为电源的两个重要参数。(2)电池的容量：①定义：电池放电时能输出的量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。②特点：电池的容量与有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。(3)对同一种电池，越大，电池的越大，电池的越小。内部内阻电动势总电荷放电状态体积容量内阻[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(判一判)(1)电动势在数值上等于一秒内非静电力所做的功。()(2)电动势相同的电池，内阻也一定相同。()(3)容量越大的电池，储存的化学能越多。()答案：(1)×(2)×(3)×[跟随名师·解疑难]1．电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势意义表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小定义UAB＝WABq，数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功E＝Wq，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功电势差电动势单位伏特(V)伏特(V)正负含义电流流过电阻，电势降落，沿电流方向为正，逆电流方向为负一般地，在中学E取正值，不讨论负电动势问题决定因素由电源及导体的电阻和连接方式决定仅由电源本身决定测量方法将电压表并联在被测电路两端将内阻很大的电压表并联于电源两端，且外电路断开2．电源的连接(1)n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr。(2)n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝rn。[特别提醒](1)电动势E＝Wq与U＝W电q及电场强度E＝Fq等均采用比值定义法。(2)电压U计算时有正有负，而电动势E只能取正值。(3)电源电动势和电场强度所用的符号相同，注意区分。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是()A．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化B．1号干电池比7号干电池大，但电动势相同C．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同解析：电动势的大小由非静电力性质决定，与外电路及电池体积无关，故A错，B对；电动势在数值上等于搬运1C电荷量把其他形式的能转化为电能的数值，C选项由于没确定多少电荷量，所以不对；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，而电压是电势差的大小，D错。答案：B[典题例析]对电动势概念的理解1．下列有关电动势的说法正确的是()A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C．非静电力做功越多，电动势就越大D．E＝W/q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定[思路点拨]电源的电动势是由比值方法定义的，其含义与W、q无关，据此加以分析判断。答案：D解析：电动势的关系式E＝W/q是比值定义式而非决定式，不能说和W成正比和q成反比，故A错误；虽然电动势的单位跟电压的单位一致，但电动势是和非静电力所做的功对应的物理量，而电压是和静电力所做的功对应的物理量，故B错误；非静电力所做的功多少还和移动的电荷量有关，故选项C错误；由电动势的定义可知D选项正确。[探规寻律](1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。(2)公式E＝Wq中W为非静电力做的功，而E的大小与W、q无关。(3)电源电动势的大小是由电源本身性质决定，不同种类的电源电动势的大小不同。[跟踪演练]铅蓄电池的电动势为2V，下列说法错误的是()A．电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转化为电能B．铅蓄电池断开时其两极间的电压为2VC．铅蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能D．铅蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大解析：根据电动势的定义E＝Wq非静电力移动1C电荷量所做的功W＝qE＝1×2J＝2J，由功能关系可知有2J的化学能转化为电能，A正确，C错误。电源两极的电势差(电压)U＝E电能q，而E电能＝W，所以U＝E＝Wq＝2V，B正确。电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，E蓄电池＝2VE干电池＝1.5V，D正确。答案：C公式E＝Wq的应用2．将电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能？(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能？(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能？[思路点拨]由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1C电荷，有3J其他形式的能转化为电能。也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能。[典题例析]解析：(1)W＝Eq＝3.0×6J＝18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能。(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外电路中共有14.4J电能转化为其他形式的能。(3)内电压U2＝E－U1＝3.0V－2.4V＝0.6V，W2＝U2q＝0.6×6J＝3.6J，内电路中共有3.6J电能转化为其他形式的能。也可由能量守恒定律求得W2＝W－W1＝3.6J。答案：(1)18J(2)14.4J(3)3.6J[探规寻律]非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，不能认为静电力只在外电路做功，因电源有内阻，在内电路上部分电能转化为内能，这要通过静电力做功来实现转化。[跟踪演练]电动势为1.2V的计算器电池，若在电路中用1.2s时间移送2C的电荷量，则：(1)电源把多少焦耳的其他形式的能转化为电能？(2)非静电力做功的功率多大？答案：(1)2.4J(2)2W解析：(1)W＝Eq＝1.2×2J＝2.4J。(2)P＝Wt＝2.41.2W＝2W。[课堂双基落实]1．关于电源的说法，正确的是()A．电源向外提供的电能越多，表明电动势越大B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时非静电力做的功C．在电源内部，从正极到负极电势逐渐提高D．在电源外部，从正极到负极电势逐渐提高解析：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。在电源内部，非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能。在电源外部电场力做功，正极电势高于负极电势。电源提供的电能E电＝qE，既与电动势E有关，又与电荷量q有关，B选项正确。答案：B2．以下说法中正确的是()A．在外电路中和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少C．在电源内部正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加解析：本题考查的是非静电力及其做功特点。无论电源内部还是外部都存在着电场。在外电路中只有静电力做功，电荷电势能减少，电能转化为其他形式的能。而在电源内部，电荷受静电力和非静电力共同作用，而非静电力移动电荷做功消耗其他形式的能转化为电能，电荷电势能增加。故D项正确。答案：D3．关于电池的容量，下列说法中正确的是()A．电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量B．对同一种电池，体积越大容量越小C．电池的容量表示电池放电时能输出的电能D．以上说法都不对解析：电池