第二章 第2节 电动势

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， 使电荷的电势能增加。 (2)在电池中，非静电力是化学作用，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，它使机械能 转化为电势能。
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
图 2－2－1
电势差 单位 伏特(V) 电流流过电阻，电势降 落，沿电流方向为正， 逆电流方向为负
电动势 伏特(V)
正负
含义
一般地，在中学E取正值，
不讨论负电动势问题
决定 由电源及导体的电阻和
因素 连接方式决定 测量 将电压表并联在被测电 方法 路两端
仅由电源本身决定 将内阻很大的电压表并联于 电源两端，且外电路断开
答案：C
蓄电池
＝2
W 公式 E＝ q 的应用
[典题例析] 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？ [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 1 C 电荷，有 3 J 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。
解析：(1)W＝Eq＝3.0×6 J＝18 J，电源中共有 18 J 其他 形式的能转化为电能。 (2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J，外电路中共有 14.4 J 电能 转化为其他形式的能。 (3)内电压 U2＝E－U1＝3.0 V－2.4 V＝0.6 V，W2＝U2q＝ 0.6×6 J＝3.6 J， 内电路中共有 3.6 J 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＝3.6 J。
(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。
答案：D
[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。 W (2)公式 E＝ q 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。
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 r 源的总内阻 r 总＝n。 [特别提醒] W电 W F (1)电动势 E＝ q 与 U＝ q 及电场强度 E＝ q 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。
答案：(1)18 J
(2)14.4 J
(3)3.6 J
[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。
[典题例析] 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
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。
2．电源 (1)定义：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)不同的电源，非静电力做功的本领不同，这是由电源 本 身性质决定的。
[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。 ( ) )
2．电源的内阻及电池的容量 (1)电源的内阻：电源的内部 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 ，内阻与电动势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 总电荷 量，通常 以安培时(A· h)或毫安时(mA· h)作单位。 ②特点：电池的容量与放电状态有关，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。
[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 材· 抓基础]
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 功 跟 被搬运的 电荷量 的比值叫电源的电动势。 W E＝ q (2)公式：_______ (3)单位： 伏特 ，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 电能 的本领， 电动势 大，表示电源的转化 本领 大。
[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。
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。
W 解析：根据电动势的定义 E＝ q 非静电力移动 1 C 电荷量所做 的功 W＝qE＝1×2 J＝2 J，由功能关系可知有 2 J 的化学能转 E电能 化为电能，A 正确，C 错误。电源两极的电势差(电压)U＝ q ， W 而 E 电能＝W，所以 U＝E＝ q ＝2 V，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 V>E 干电池＝1.5 V，D 正确。
[跟踪演练] 铅蓄电池的电动势为 2 V，下列说法错误的是 ( )
A．电路中每通过 1 C 电荷量，电源把 2 J 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 2 V C．铅蓄电池在 1 s 内将 2 J 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 1.5 V)的大
[跟踪演练] 电动势为 1.2 V 的计算器电池， 若在电路中用 1.2 s 时间移送 2 C 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？
解析：(1)W＝Eq＝1.2×2 J＝2.4 J。 W 2.4 (2)P＝ t ＝ W ＝ 2 W。 1.2
(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 表示电场力做功将电能转 表示非静电力做功将其 意义 化为其他形式的能的本领 他形式的能转化为电能 大小 的本领大小
WAB W UAB＝ q ， 数值上等于将 E＝ q ，数值上等于将单 定义 单位电荷量的正电荷从导 位电荷量的正电荷从电 体一端移到另一端电场力 源负极移到正极非静电 所做的功 力所做的功
正电荷由高电 电源外部 电场力做 电势能转化为其 势处向低电势 正极→负极 正功 他形式的能 处运动 正电荷由低电 非静电力 电源内部 其他形式的能转 势处移到高电 对电荷做 负极→正极 化为电势能 势处 正功
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
关于电源的说法不正确的是
(
)
(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把 1 C 的正电 荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。 (6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为 电源内部电流的方向，即由电源负极 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