高二物理电动势

(3)由能量守恒知,内电路中有18 J-14.4 J=3.6 J的电能转化
为内能.
答案:(1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
名师点拨:电源和电路都是实现能量转化的装置,做功是能量
转化的量度.
[巩固练习] 2.若例2中的电路中任一截面通过6 C电量的时间为3 s,则电 源提供的电功率为多少?外电路消耗的电功率为多少?内电 路消耗的电功率又为多少?
2.非静电力.
如图所示,在外电路电流由电源正极流向负极,即从高电势到
低电势,电流在电源内部只能从负极流向正极,即从低电势
到高电势,根据电场知识可知,静电力不可能使电流从低电 势流向高电势,反而起阻碍作用.因此电源内部必然存在着 从低电势处指向高电势处的某种力,称为“非静电力”,正 是它驱使正电荷逆着静电力从低电势处流向高电势处,这 与用水泵把水从井底(低处)抽到地面(高处)类似,在水泵中 必然存在一种作用于水的“非重力”.
解析:(1)由W=Eq,得W=1.2×2 J=2.4 J
非静电力做功转化为电能,所以电流把2.4 J的其他形式的能
转化为电能.
W 2.4 (2) P W 2W . t 1.2
二､电路中能量转化
例2: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,当电路中的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.
解析:由电动势的定义可知,在电源内部中非静电力每移送1 C
二､内阻
电源内部也是由导体组成的,所以也有电阻,这个电阻叫做电
源的内阻.内阻和电动势同为电源的重要参数.
典例分析
一､电动势的概念
例1:关于电动势,下列说法中正确的是(
)
A.在电源内部把正电荷从负极移到正极,非静电力做功,电能
增加
B.对于给定的电源,移动正电荷非静电力做功越多,电动势就 越大 C.电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正 极移送单位电荷量做功越多
(1)定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做 的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势. (2)公式:
W E . q
(3)单位:伏特. (4)物理意义:表示电源把其他形式的能转化为电能的 本领的大小.
(5)电动势E是标量,为研究问题方便,规定其方向为电源内部
电流方向.即由电源负极指向正极方向.
2.内阻:电源内部导体的电阻.
知识梳理图
课堂互动探究
一､电动势
1.电源:把其他形式的能转化为电能的装置.
如:干电池和铅蓄电池能够把化学能转化为电能,水轮发电机
能够把机械能转化为电能.
电源的作用:电源有正､负两个极,两极间有一定的电压,将一段 导体(或一段电路)接到电源两极之间,在导体(或电路)两端 就有了一定电压,可见电源能在导体(或电路)两端保持一定 的电压.
的能转化为电能的快慢的物理量,E一定情况下,I越大,
转化越快.
答案:3.6 J
名师点拨:非静电力做功和克服电场力做功在这里是一个意思. W E , 只要有非静电力做功,电势能增加,而电动势 q 则增加的电势能W=qE.要注意区分电场力做功和非静电力做 功问题.
[巩固练习]
3.下图所示的是两个电池外壳的说明文字.左边进口电池的电 1.2 动势是________V; 右边国产电池最多可放出 600 ________mA ·h的电荷量,若电池平均工作电流为0.03 A, 20 则最多可使用________h.
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 理量的不同叫法 B.电动势就是电源两极间的电压 W W C.电动势公式E 中的W与电压U 中的W是一样的, q q
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
解析 :电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的强弱. 电压是电路中两点的电势差, 是不同的物理量, 故A､B错误;电动 W W 势E 中的W表示非静力做功, 而U 中的W表示的是电场 q q 力做功, 故C错误.
磁作用.
二､电动势､内阻
1.电动势
(1)物理意义:反映电源非静电力做功本领的大小.
(2)电动势的大小:在数值上等于非静电力,把1 C的正
W非 , 电荷在电源内部从负极移到正极所做的功,即 E q
电动势的单位是伏特(V).
(3)电动势大小的决定因素:由电源中非静电力特性决定,跟电
源的体积无关,跟外电路也无关.
(6)电动势是用比值定义的物理量,由电源中非静电力的特性
决定,是电源的属性,与移送的电荷量q和所做的功W无关. 跟电源的体积,外电路也无关.
4.怎样理解电动势
(1)电源电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源
内部从负极移送到正极所做的功,也可认为是在数值上等
于电路中通过单位电荷时电源所提供的电能. 如干电池电动势是1.5 V,表明在干电池内移动1 C电荷时电源 能提供1.5 J的电能. (2)电源电动势在数值上等于电源开路时电源两极间的电压. (3)电源电动势在数值上等于内､外电路电压之和.
非静电力的种类很多,例如,化学电源中的化学力､发电机内由 于电磁感应而出现的电磁力等.
3Hale Waihona Puke 电动势从能量转化的角度来看,非静电力移动电荷做功的过程,就是
把其他形式的能转化为电能的过程.在不同的电源中,非静
电力不同,其做功本领也不同,即把相同数量的正电荷在电 源内部从负极搬运到正极,非静电力做功多少不同,则转化 成电能的多少就不同,物理学中用电动势来描述电源的这 种特性.
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,故A､B､D选项正确. 答案:ABD
5.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
解析:由W=Eq可知,单位正电荷沿闭合电路移动一周所释放的
名师点拨:电动势是用比值定义的物理量,由电源中非静电力
的特性决定,是电源的属性,与移送的电荷量q和所做的功W
无关,跟电源的体积､外电路也无关.
[巩固练习]
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
例3:移动电话中的锂电池电动势为3.6 V,某次通话时,电流为
10 mA,时间为100 s,那么此次通话过程有多少化学能转化
为电能?
解析:W=qE,q=It 所以W=EIt=3.6×10×10-3×100 J=3.6 J. 计算电源内其他形式的能转化为电能的公
W 式:W=qE=ItE,而 P EI ,所以EI表示电源内其他形式 t
总能量由电动势E决定.
答案:A
提升能力
6.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.电动势表示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无关 D.在电源内从负极到正极电势的升高等于E
解析:电源向外提供的电能除与电动势有关外,还与输出的电
W 18 解析 : 1由P W 6W . t 3 W1 U1q 14.4 W 4.8W . 2 P外 t t 3 W2 W W1 3.6 3 P W 1.2W . 内 t t 3
答案:6 W 4.8 W 1.2 W
三､电源实际应用的问题
(4)比较电动势和电压的意义 W 电动势: E .W 表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学 q 能(或其他形式能),E表示单位正电荷消耗化学能(或其他形式 能),反映电源把其他形式能转化为电能的本领. 电压: U W .W 表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一 q 点所消耗的电能,电压表示移动单位正电荷消耗的电能.反映 把电能转化为其他形式能的本领.
荷的电势能减少 C.在电源内部正电荷能从负极到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:电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加,引出了电
动势的概念,来描述非静电力的做功本领.而静电力移动电 荷的正功的过程使电势能减少,D项正确. 答案:D
D.电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正
极移送电荷量越多
解析:电源是将其他能量转化为电能的装置,在电源内部把正
电荷从负极移到正极,非静电力做功,电能增加,因此选项A 正确.电源电动势是反映电源内部其他形式能转化为电能 的能力的物理量,电动势在数值上等于移送单位电荷量所 做的功,不能说电动势越大,非静电力做功越多,也不能说电 动势越大,被移送的电荷量越多,所以选项C正确. 答案:AC
错误;电压表接在电源两端,测得的电压是路端电压,并不是
电源电动势,故A错误.
答案:C
3.干电池的电动势是1.5 V,其物理意义是(
A.当外电路断开时,其路端电压为1.5 V
)
B.电路通过1 C电荷量,电源有1.5 J化学能转化为电能
C.电路通过1 C电荷量,电源供给外电路的能量为1.5 J
D.电路通过1 C电荷量,电源提供1.5 J能量
答案:D
2.关于电源的电动势,下面叙述正确的是(
)
A.电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压
B.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化
C.电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能本领
大小的物理量