(共18张PPT)
第二节 电动势
学习目标:1.知道电源是将其他形式能转化为电能的装置.
2.了解电路中自由电荷定向移动过程中,静电力和非静电力做功与能量转化的关系.
3.了解电源电动势的基本含义,知道它的定义式.
4.理解电源内电阻.
重点难点:电动势的理解.
易错问题:容易把电动势和电压两个概念混淆起来.
一、电源
1.电源能维持电路中稳定的电流,是因为它有能力把来到负极的 电荷经过电源内部不断地搬运到 极.
正
正
2.电源内部总存在着由 极指向 极的电场,在这个电场中正电荷所受的静电力阻碍它向正极的移动,要使正电荷向正极移动,就一定要有非静电力作用于电荷才行,这种力做功使电荷的电势能 .
3.从能量转化的角度看,电源是通过 做功把其他形式的能转化为电势能的装置.
负
增加
非静电力
正
二、电动势
1.物理意义:表征电源把 能转化为 本领的物理量.
2.定义:电动势指在电源内部,非静电力把正电荷由 极移送到 极,非静电力所做的功W与 的比值,用E表示.即E= ,单位是 .
3.大小的决定因素:由电源中 特性决定,跟电源的体积无关,跟 也无关.
其他形式
电能
q
伏特
正
负
非静电力
内外电路
电源向外电路提供的电能越多,表示电动势越大吗?
【思考·提示】 不表示.
三、内阻
电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫电源的 .
内阻
一、对电源作用的理解
电源在电路中的作用可与生活中抽水机的作用类比便于理解.
1.如图2-2-1所示,水池A、B的水面有一定的高度差,若在A、B之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,从水池A运动到水池B.A、B之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流.但若在水池A、B间连一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A中,保持A、B之间的高度差,从而在水管中就有源源不断的水流了.
电源在电路中的作用就是不断地将流到负极的正电荷搬运到正极,从而保持正负极间有一定的电势差,电路中便有持续的电流.
图2-2-1
2.从能量转化的角度来看,当水由A池流入B池时,由于重力做功,水的重力势能减少转化为其他形式的能.如图2-2-1当抽水机将B中的水抽到A中的过程中,要克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的势能.同理在电源内部如图2-2-2,由于存在由正极指向负极的电场,当把正电荷由负极搬运到正极的过程中,就要有非静电力作用于电荷来克服电场力做功,使电荷的电势能增加,即从能量转化来看.电源是把其他形式的能转化为电能的装置.
图2-2-2
类比的方法是中学物理学习中常用的方法,它可以使问题更形象,如电容器电容和容器容量的类比,电势差和高度差的类比.
二、对电动势概念的理解
1.概念理解
(1)电源的种类不同,电源提供的非静电力性质不同,一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等.
(2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的.电动势在数值上等于非静电力将1 C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功,也就是1 C的正电荷所增加的电势能.单位为伏特(V).
(3)电动势是标量,电源内部电流的方向,由电源负极指向正极.
(4)公式 是电动势的定义式而不是决定式,E的大小与W和q无关,是由电源自身的性质决定.电动势不同,表示将其他形式的能转化为电能的本领不同,例如:蓄电池的电动势为2 V,表明在蓄电池内移送1 C的电荷量时,可以将2 J的化学能转化为电能.
2.电动势与电势差的区别与联系
电动势和电势差虽然单位相同,定义式类似,但二者有本质的区别.电势差反映电场力做功,将电势能转化为其他形式的能;而电动势反映非静电力做功,将其他形式的能转化为电能.能的转化方向不同.