2.2 电动势
选修3-1 2.2(1)电动势
太阳电池 干电池
铅蓄电池 锌汞电池
锂电池
+ +
+ + +
外 电 路
+ +
正极
F非
+
F电
+
负极
电源
内电路
例1、判断题 、 在电源内部电路中， 在电源内部电路中，正电荷靠静电力由电 源的负极流向正极。 源的负极流向正极。
问题： 问题：
电荷在被搬运过程中，电荷的电 被搬运过程中 电荷在被搬运过程中，电荷的电 势能发生着怎么样的变化呢 发生着怎么样的变化呢？ 势能发生着怎么样的变化呢？
4J,6J 铅蓄电池
1、 、
W非 E = q
vs
W 电 U = q
W表示电源外部电 表示电源外部电 表示电源外部 场力做的功 场力做的功
W表示电源内部 表示电源内部 表示 非静电力做的功 非静电力做的功
2、能量是如何转化的? 、能量是如何转化的
W E= q
W U = q
其它形式能转化为电势能 E反映电源的特性 反映电源 反映电源的特性 电势能转化为其它形式能 U反映电场的特性 反映电场 反映电场的特性
一、电源作用
外电路： 外电路：静电力把正电荷从电源的正极搬运到负极 内电路： 内电路：非静电力把正电荷从电源的负极搬运到正极
二、电源
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 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
三、电动势
定义：非静电力把 的正电荷在电源内从负极送到正极所做功 定义：非静电力把q的正电荷在电源内从负极送到正极所做功 w与q的比值 与 的比值 表达式： 表达式：E=W/q 单位：伏特（ ） 单位：伏特（V） 标失性： 标失性：标量 物理意义：表示电源把其他形式能转化为电能的本领。 物理意义：表示电源把其他形式能转化为电能的本领。
§2.2 电动势 学案
应知学问难，在乎点滴勤。
--陈毅 放弃时间的人，时间也放弃他。
——莎士比亚§2.2 电动势 同步导学案【学习目标】1.掌握电动势的概念及表达式。
2.了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。
【自主学习】1、电源：是通过 做功把其他形式的能转化为 的装置。
2、电动势：(1)定义： 。
(2)公式：E=Ｗ/q (3)单位：伏特(4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为 本领的大小，在数值上等于 3、电源内阻： 电源的内阻。
【问题探究】（电子的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动。
为了方便，我们按正电荷移动的方法进行讨论。
） 探究一：1、 正电荷在导线中定向运动，电场力做什么功？电荷的电势能如何变化？转化为什么能？2、在电源内部，电源是如何把其他形式能转化为电能的呢？总结：从能量转化的角度看,电源是___________________________________________________________________探究二：1、干电池、手摇发电机都可以做电源，这些电源中的非静电力相同吗？所起的作用相同吗？谈谈你的看法。
2、在物理学上，该如何描述电源把其他形式能转化为电能的这种本领呢？【当堂训练】手电筒中装有一节干电池，给小灯泡供电时电流为0.3A ，在某次连续工作30s 的时间内，通过小灯泡的电荷量是 C ，电池中有 J 的化学能转化为电能。
【归纳总结】1、如果电源移送电荷q 时非静电力所做的功为W ，那么W 与q 的比值q W，叫做电源的________。
用E 表示电动势，则：q WE，单位：_________.2、电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的____无关，也跟_____也无关。
3、电源内部也是由导体组成的，也存在电阻。
这个电阻叫做电源的________，大小由电源自身特点决定。
内阻和电动势都是反映电源特性的物理量。
【巩固提升】铅蓄电池的电动势为2 V ，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 。
课时作业2：2.2 电动势
(时间：60分钟)题组一对电动势概念和内阻的理解1．2013年小米手机成为国产手机的精品畅销品牌，极具竞争力，如图223所示，为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是()图223A．该电池的容量为500 mA·hB．该电池的电动势为3.6 VC．该电池在工作1小时后达到的电流为500 mAD．若电池以10 mA的电流工作，可用50小时答案ABD解析电池上的3.6 V表示电动势，500 mA·h表示电荷容量，可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由500 mA·h＝t×10 mA，得t＝50 h，所以A、B、D选项正确．2．关于电源的电动势，下列说法中正确的是()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号干电池的体积大，但电动势相同C．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D．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，电动势就越大答案B3．手电筒的两节干电池，已经用了较长时间，灯泡只发出很微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表示数接近3 V，再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟能正常工作，则下列说法正确的是()A．这两节干电池的电动势减少了很多B．这两节干电池的内阻增大了很多C．这台电子钟的额定电压一定比手电筒的小灯泡的额定电压小D．这台电子钟的正常工作电流一定比小灯泡正常工作电流小答案BD解析题目所给的材料中，有几点要特别注意：手电筒的灯泡发出很微弱的光，这说明通过小灯泡的电流已经很小．用电压表测两节干电池的电压示数接近3 V ，这说明每节干电池的电动势仍约为1.5 V ，把它们作为电子钟的电源，电子钟正常工作，说明电子钟的工作电流比较小．由此我们可以知道，干电池在用了很长一段时间之后，电动势的大小仍基本没变，那为什么手电筒却发出微弱的光呢？可见，该电池的内电阻已经变大了很多．故正确选项为BD.题组二 对公式E ＝W q的理解和应用 4．对于电动势的定义式E ＝W q的理解，正确的是( ) A ．E 与W 成正比B ．E 与q 成反比C ．E 的大小与W 、q 无关D ．W 表示非静电力答案 C解析 电动势是描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量，与W 、q 无关．5．一台发电机用0.5 A 的电流向外输电，在1 min 内将180 J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )A ．6 VB ．360 VC ．120 VD ．12 V答案 A解析 q ＝It ，E ＝W q ＝W It ＝1800.5×60 V ＝6 V.图2246．如图224所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2 V ，这表示( )A ．电路通过1 C 的电荷量，电源把1.2 J 其他形式的能转化为电能B ．电源在每秒内把1.2 J 其他形式的能转化为电能C ．该电源比电动势为1.5 V 的干电池做功少D ．该电源与电动势为1.5 V 的干电池相比，通过1 C 电荷量时其他形式的能转化为电能少 答案 AD7．一块数码相机中用的锂电池的电压为3.6 V ，容量为1 000 mA·h(相当于用1 000 mA 的电流释放可放电1 h ，用500 mA 的电流释放可放电2 h ，以此类推)．当关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍一张照片所消耗的电能约为________J ；当打开液晶屏时可拍摄照片150张左右，则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为________J.答案 32.4 54解析 电源输出的总电能W ＝Uq ＝UIt ＝3.6×1×3 600 J ＝12 960 J.关闭液晶屏时，每拍一张照片消耗的电能W 1＝W 400＝32.4 J. 打开液晶屏时，每拍一张照片消耗的电能W 2＝W 150＝86.4 J. 每拍一张照片液晶屏消耗的电能W 3＝W 2－W 1＝86.4 J －32.4 J ＝54 J.题组三 综合题组8．电动势为20 V 的电源向外供电，已知它在1 min 时间内移送120 C 的电荷量，则：(1)这个回路中的电流是多大？(2)电源产生了多少电能？答案 (1)2 A (2)2 400 J解析 (1)由公式得电流I ＝q t ＝1201×60A ＝2 A. (2)电源产生的电能为W ＝qU ＝120×20 J ＝2 400 J.9．常用的干电池有1号电池、5号电池等，电动势均为1.5 V.(1)如果这两种电池对外提供电荷量均为2 C ，那么电源所做的功各是多少？有多少其他形式的能转化为电能？(2)试分析一下，这两种电池在电学性能上有哪些不同．答案 见解析解析 本题考查非静电力做功．(1)W ＝qE ＝2×1.5 J ＝3 J ，两种干电池做功均为3 J ，均有3 J 其他形式的能转化为电能．(2)两种电池的容量不同，5号电池容量小；内阻不同，一般情况下，5号电池内阻大． 10．2013年的国庆黄金周最后2天北京的雾霾天令人愈发感到环境保护的重要性．由于摩托车等燃油放出的尾气对环境有一定的影响，所以电动自行车已是许多家庭的首选．已知电动自行车的电源是18组蓄电池，当正常行驶时，电路中电流为5 A ，在10 min 内电源做功1.08×105 J ，则每组蓄电池的电动势为多少？(串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和)答案 2 V解析 由q ＝I ·t 得q ＝5×600 C ＝3 000 C18组蓄电池的总电动势为E ＝W q ＝1.08×1053 000V ＝36 V 故每组蓄电池的电动势为E 18＝2 V. 11．根据上题的已知条件，求：(1)在10 s 钟内，整个电源中有多少其他形式的能转化为电能？(2)若使用一段时间后发现电路中电流变为3 A,5 min 内电源做功只有2.16×104 J ，则每组蓄电池的电动势变为多少？说明什么问题？答案 (1)1 800 J (2)1.3 V 见解析解析 (1)整个电源的电动势E ＝36 V ，在10 s 内电源移送的电荷量为q ＝I ·t ＝5×10 C ＝50 C ，由电动势的意义可知W ＝qE ＝50×36 J ＝1 800 J.(2)由q ＝I ·t ＝3×300 C ＝900 C ，又E ＝W q ＝2.16×104900 V ＝24 V ，故每组电动势E ′＝E 18＝1.3 V ．说明长时间使用，电源的电动势会明显下降，应该及时充电．。
2.2电动势
2.2 电动势【自主学习】1．非静电力做功与静电力做功意义相同吗？2．不同的电源非静电力一样吗？3．非静电力做功越多，电动势越大吗？4．电动势与移送电荷的多少有关吗？【课堂探究】例1、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例2、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例3、将电动势为3.0 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C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．电源和电流----【随堂练习】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升高D．在电源外部，从正极到负极电势逐渐升高2．单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周，在内外电路中释放的总能量决定于() A．电源的电动势B．通过电源的电流C．路端电压的大小D．内外电阻之和3．铅蓄电池的电动势为2 V，它表示()A．在电源内部，非静电力把正电荷由负极移到正极所做的功一定为2 JB．蓄电池两极间的电压为2 VC．蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能D．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1.5 V)的大4．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5．下列说法错误的是()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6．下列说法中正确的是()A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高7．对电动势的理解，正确的是()A．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷从负极移到正极所做的功B．电动势在数值上等于静电力把1 C的负电荷从正极移到负极所做的功C．电动势在数值上等于静电力把1 C的正电荷从负极移到正极所做的功D．电源电动势越大，则它把其他形式的能转化成电能的本领越强8．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A．6 V B．360 VC．120 V D．12 V9．如图2－2－3为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是()图2－2－3A．该电池的容量为500 mA·hB．该电池的电动势为3.6 VC．该电池在工作1小时后达到的电流为500 mAD．若电池以10 mA的电流工作，可用50小时图2－2－410．如图2－2－4所示，这是一种化学原电池，电路中电流计可以测出电流的方向，设测得外电路的电流方向如图所示，其中两金属板分别为锌板和铜板，电解槽中的电解液为硫酸铜，试分析下列说法中正确的是()A．A是铜片，B是锌片B．A是锌片，B是铜片C．A端是电源的正极，B端是电源的负极D．该种电池能把化学能转化为电能11．电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，对图2－2－5两图，下列说法正确的是()图2－2－5A．可以将电荷通过灯泡电流做功与抛球时人对球做功相类比B．可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做的功类比C．可以将电流通过灯泡时做的功与重力对球做的功类比D．可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比12.随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经有相当大的市场份额．如图2－2－6所示是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明．由此可知该电池的电动势、待机状态下的平均工作电流分别是()图2－2－6A．4.2 V14.58 mA B．4.2 V700 mAC．3.7 V14.58 mA D．3.7 V700 mA 13．一架数码相机中用的锂电池的电压为3.6 V，容量为1 000 mA·h(相当于用1 000 mA的电流释放可放电1 h，用500 mA的电流释放可放电2 h，以此类推)．若关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍一张照片所消耗的电能约为________ J；若打开液晶屏时可拍摄照片150张左右，则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为________ J.14．铅蓄电池是太阳能供电系统的重要器件，它的主要功能是把太阳能电池板发的电能即时储存在电瓶内，以供用电设备使用．某太阳能电池板给一电动势为15 V的铅蓄电池充电时的电流为4 A，充电10小时充满．该铅蓄电池储存了多少电能？15．有一铅蓄电池，当移动1 C电荷时非静电力做功是2 J，该铅蓄电池的电动势是多少？给一小灯泡供电，供电电流是0.2 A，供电10 min，非静电力做功是多少？16．由6节新干电池组对一电阻供电，电路中的电流为2 A，在10 s内电源做功为180 J，则电源的总电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？。
2.2 电动势
实质 在电池中，非静电力是化学作用，使化学 能转化成电势能，在发电机中，非静电力 是电磁作用，使机械能转化成电势能。 能量转化图
外电路（电源外部）：静电力做功 能 其他形式能 内电路（电源内部）：非静电力做功
(1)静电力做功与非静电力做功不同，静电 力做功是将电能转化为其他形式的能，而 非静电力做功是在电源内部对电荷做功， 将其他形式的能转化为电能． (2)从力的角度来看，非静电力将正电荷由 负极搬运到正极，使正、负极之间保持稳 定的电势差． (3)从能量转化的观点来看，电源通过非静 电力做功，把其他形式的能转化为电能．
【方法总结】 (1)电动势描述电源将其他形式的能转化为电能的本 领，电动势越大，电源把其他形式的能转化为电势能的本 领越强． W (2)电动势的表达式为E＝ q ，电动势是用比值法定义 的物理量，只由电源本身的性质决定，与移送的电荷量 q、所做的功W及外电路等均无关．
例2 一节干电池的电动势为1.5 V，表示 该电池( ) A．一定有1.5 J的化学能转变成电能 B．在工作状态下两极间的电压恒定为 1.5 V C．比电动势为1.2 V的电池存储的电能 多 D．将1 C电量由负极输送到正极过程中， 非静电力做了1.5 J的功
2．电动势和电压的区别与联系
电压U 电动势E 电场力做功，电能转 非静电力做功，其他 化为其他形式的能的 形式的能转化为电能 本领，表征电场的性 的本领，表征电源的 质 性质 W W U＝ q ，W为电场力 E＝ q ，W为非静电 做的功 力做的功 伏特(V) 伏特(V) 电动势等于电源未接入电路时两极间的电 压值
2．某同学从电子市场购买一款手
机电池板如图所示，他根据电池板 上的标识，所做判断正确的是( ) A．该电池的电动势为4.2 V B．该电池的电动势为3.7 V C．该电池一次可以提供的最大电能 为8.4×103 J D．该电池一次可以提供的最大电能 为2.664×104 J
2.2电动势
正极
负极
电源
3,在电源内部电场是怎样的?电源内部的 在电源内部电场是怎样的? 电流方向如何? 电流方向如何? 电源把正电荷从电源的负极搬到正极, 4,电源把正电荷从电源的负极搬到正极, 电场力做正功还是负功? 电场力做正功还是负功? 什么力来克服电场力做功? 5,什么力来克服电场力做功?从能量的角 度看,电源的作用是什么? 度看,电源的作用是什么?
有一条横截面积S=1mm 的铜导线, 例题:有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过的电 流I=1A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩 =1A,已知铜的密度ρ=8.9 已知铜的密度 尔质量M=6.4 kg/mol,阿伏加德罗常数 尔质量M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 电子的电量e= e=NA=6.02×1023mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19C, 求铜导线中自由电子定向移动的速率. 求铜导线中自由电子定向移动的速率.可认为铜 导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子. 导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子.
二,电动势
3,单位:伏特 V 1V=1J/C 单位: 4,特点:电动势由电源中非静电力的特性 特点: 决定,跟电源的体积,形状无关, 决定,跟电源的体积,形状无关,与是否 联入电路及外电路的情况无关. 联入电路及外电路的情况无关. 5,标量 6,内阻:电源内部也是由导体组成的, 内阻:电源内部也是由导体组成的, 也有电阻r 叫做电源的内阻, 也有电阻r,叫做电源的内阻,它是电源 的另一重要参数
一,电源的作用
从能量的角度看电源 也是通过非静电力做功 也是通过非静电力做功 把其他形式的能转化为 电能的装置. 电能的装置.
二,电动势
1.定义: 1.定义:非静电力把正电荷从负极移送到 定义 比值. 正极所做的功跟被移送的电荷量的比值 正极所做的功跟被移送的电荷量的比值. 2.公式: 2.公式: E = W 公式
2.2-电动势
第二章 恒定电流
+ +
+
外
+电
路
+ +
F非
F电
+
+ +
正极
电源
负极
内电路
干电池
发电机
非静电力是化学作用 非静电力是电磁作用
思考：电源内部的能量是怎样转化的？ 电源内部非静电力克服电场力做功， 把其他形式的能转化为电势能
问题：怎样描述电源把其他形式的能转化为电能本领的大小？
抽水机
+ຫໍສະໝຸດ ++ +
电源
+
讨论：电动势E与电压U的区别?
两个公式中W分别表示什么力做功?
E= W 中，W表示电源内部非静电力做的功
q
U W q
中，W表示电源外部电场力做的功
一、电源的概念：电源是通过非静电力做功, 把其他形式能转化为电能的装置.
二、电动势 1、物理意义：描述电源把其他形式的能
转化为电能本领大小的物理量. 2、定义：非静电力把正电荷从负极移到正极
所做的功跟它的电荷量的比值.
3、公式： E W q
4、单位：伏(V)
三、电源的重要参数
1、电动势 2、内阻 3、容量
课堂练习
2、用一个电压表直接接在电源两端，测得电压表的读
数为2.8V，则电源的电动势 （ B ）
A．E应为2.8V B．E应比2.8V稍大 C．E应比2.8V稍小 D．无法确定，因为电压表的读数是电源的内电压。
课堂练习 1、锌汞电池的电动势为1.2V，这表示（ BC）
A．电路中每经过1s电源把1.2J的化学能转变为电能 B．电路中电流为1A时，电池每经过1s电源把1.2J的化 学能转变为电能
2.2 电动势
2.2 电动势一﹑【课标要求】在上一章学习电势能的基础上，知道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；知道电源的电动势和内阻。
二﹑【教材分析】本节概念抽象，电动势是本章重点概念，也是本章的难点。
教科书提出了“非静电力”，让学生从功和能角度理解非静电力，知道非静电力在电路中的作用，并能从非静电力做功的角度理解电动势的概念。
本节是为后面学习闭和电路欧姆定律做铺垫。
三﹑【学生分析】学生在初中已经分析过电路，但没有深入研究过电源的作用。
在前一章的学习基础上，学生对电场有一定的了解，对电场内功与能的转化关系有一定的掌握。
对于本节的教学中学生对电动势的概念及其本质理解起来可能有一定的难度。
四﹑【教学目标】(一).知识与技能：1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置.2.知道什么是非静电力以及电源中非静电力的作用。
3.理解电动势的本质，能区分电动势和电压。
4.从能量转化角度理解电动势的物理意义。
(二).过程与方法：1.通过实例类比使学生了解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。
2.初步培养从能量守恒和能量转化观点分析、解决物理问题的方法。
(三).情感、态度和价值观：1.体验由具体到抽象的探究思维模式，培养学生严谨的科学态度，体会正确地获取知识的方法.2.了解生活中电池，感受现代科技的不断进步.五﹑【教学重点﹑难点】电源内部非静电力做功以及电动势概念的理解六﹑【教学用具】干电池铅蓄电池锂电池学生电压表不同阻值的电阻导线若干。
七﹑【教学设计思想】八﹑【教学流程】两者相比，重力相当于电场重力做功相当于电场力做功，重力势能相当于电势能，那么抽九﹑【板书设计】1．电源：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。
【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。
2．电动势（1）定义：（2）定义式：E=W/q 单位：伏（V）（3）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。