电源和电动势
电路中的电压电源和电动势
电路中的电压电源和电动势在我们日常生活和现代科技的各个领域，电路都扮演着至关重要的角色。
从为我们的手机充电，到驱动大型工业设备的运转，电路的作用无处不在。
而在电路中，电压、电源和电动势这三个概念是理解电路工作原理的基础。
接下来，让我们一起深入探讨一下它们。
首先，我们来聊聊电压。
电压，简单来说，就是推动电荷在电路中流动的“压力”。
就好比水在水管中流动需要水压一样，电荷在电路中移动也需要电压的驱动。
如果把电路中的导线想象成一条河流，那么电压就像是河流的落差，落差越大，水流的动力就越强。
在电路中，电压的单位是伏特（V）。
例如，我们常见的干电池，通常标注的 15V 就是它所能提供的电压。
电压的存在使得电流能够在电路中流动。
电流，就是电荷的定向移动，它的单位是安培（A）。
想象一下，电压就像是一个无形的“推手”，给电荷施加力量，让它们沿着电路中的导线有规律地移动，从而形成了电流。
那么，是什么提供了电路中的电压呢？这就引出了我们要讲的电源。
电源是电路中提供电压的装置。
常见的电源有电池、发电机等。
电池是我们日常生活中最常见的电源之一。
它通过内部的化学反应将化学能转化为电能，从而提供稳定的电压。
不同类型的电池，其提供的电压和持续供电的能力也有所不同。
比如，一次性的干电池在电量耗尽后就无法再使用，而可充电电池则可以通过充电重复使用。
发电机则是在更大规模的电力供应中发挥着关键作用。
无论是火力发电、水力发电还是风力发电，其原理都是通过某种方式将其他形式的能量转化为电能，并以稳定的电压输出。
接下来，我们要说的是电动势。
电动势这个概念可能相对较难理解一些，但它却是电源的一个重要属性。
电动势指的是电源将其他形式的能量转化为电能的能力。
它反映了电源内部非静电力做功的本领。
简单来说，电动势就是电源把其他能量转化为电能的“本事”。
以电池为例，电池内部的化学物质发生反应，使得正电荷从电池的负极移动到正极，这个过程中化学能转化为电能，而推动这种转化的力量就是电动势。
3.2 电源电动势
温差发电和致冷的效率都并不高 优点：无转动部件、结构简单、寿命长、可靠、反应 快、易控制、可小型化、无噪声、无干扰、污染等 适用于某些特殊的场合。如太阳能汽车和空间站及人 造卫星中的太阳能电池
2
P耗
r 2 I r r 2 Rr (R r)
2
2
r R 时最大 P出
2
4r
＝ P耗
电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比 P出 R 负载电阻越大，效率越高 P Rr 要求获得最大输出功率与电源效率高不能同时 满足（输变电路 ；无线电设备 ）
0
0
( x , y , z ) 0 ( x , y , z ) 0
“有体电流但无体电荷密度”，
匀导 体内 部有 电荷
0, 0, j v 0
如何理解？
恒定情况下电力线和电流线 必须与导体表面平行 若均匀导线中，电流线不与 导体表面平行
应用
温差电偶（如图）
主要用于测量温度 优点是，测量范围广 受热面积和热容量都可以做得很小，可测量微 小的温度变化或微小的热量
半导体的温差效应
金属中的温差电动势约为0一 10V／C 半导体中同样存在着以上三种效 应，而且更为显著，常为几百 V／C ，甚至达到几mV／C
温差电堆——发电
cos 1, 充电电路 , U cos 1, 放电电路 , U
闭合电路欧姆定律
外阻 上电 势降
内阻上电势降
IR Ir
I
Rr
第二讲 电源电流电动势
学乐教育2010年暑假十升十一物理vip 小班辅导讲义第二讲 电源和电流 电动势【知识要点】1．电源：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。
2．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。
3．电流⑴概念：电荷的定向移动形成电流。
⑵定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。
定义式：tQ I ⑶电流的微观表示式：I=Q/t=nvqS⑷电流是标量，电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。
⑸单位：安培（A ），1 A =103mA = 106µA⑹电流的种类①直流电：方向不随时间而改变的电流。
其中大小和方向都不随时间而改变的电流叫恒定电流。
②交流电：大小和方向都随时间做周期变化的电流。
注意区别以下三种速率：电子定向移动的速率、电子热运动的速率、电子传导速率。
【练习提升】1．关于电流，下列说法中正确的是（ ）A ．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B ．电子运动速率越大，电流越大C ．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D ．因为电流有方向，所以电流是矢量2．关于电流，下列说法中哪些是正确的（ ）A ．通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B ．金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大C ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向D ．国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位3．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件，才能在导体中产生恒定的电流（ ）A ．有可以自由移动的电荷B ．导体两端有电压C ．导体两端有方向不变的电压D ．导体两端有方向不变，且大小恒定的电压4．对于有恒定电流通过的导体，下列说法正确的是（ ）A ．导体内部的电场强度为零B ．导体是个等势体C ．导体两端有恒定的电压存在D ．通过导体某个截面的电量在任何相等的时间内都相等5．有一横截面积为S 的铜导线，通过其中的电流强度为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电量为e ，此时电子的定向移动速度为v ，在△t 时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（ ）A ．nvs △tB ．nv △tC ．I △t/eD ．I △t/se6．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为 S ．电流为 I 的电子束。
教科版高中物理必修三知识讲解 电源、电流、电动势
电源、电流、电动势【学习目标】1．了解电源在电路中的作用，电路中产生持续电流的条件。
2．从电流的形成过程理解电流形成的内因和外因。
3．理解电流的定义和电流方向的规定并能熟练运用。
4．知道电动势的定义，能够从能的转化方面理解静电力和非静电力以及对应的电动势和电势差的区别。
【要点梳理】要点一、在电路中形成电流的条件1．电流的形成电荷定向移动形成电流。
电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．(如图)2．形成电流的条件（1）从整个电路看，有电源的闭合电路中存在持续的电流；（2）从一段导体来看，导体两端必须有电压才有可能有电流；（3）从微观上看，导体中有自由移动的电荷以及有电场作用在这些电荷上是形成电流的必需具备的条件。
要点二、电流的定义1．电流的意义电路中的电流有强弱之分和流向的不同，为了表达电流的强弱人们定义了电流强度，简称为电流，为了便于表达电流的流向人们规定了电流的方向。
2．电流的定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，叫做电流。
用I 表示。
定义式：q I t=． 要点诠释：①公式中q 是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。
②电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，12q q q =+，两种电荷反向通过某一横截面时，12q q q =+，不能相互抵消。
③横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。
3．方向规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
要点诠释：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
（如图）②电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的。
③在电源外部的电路中，电流是从电源的正极流向负极；在电源内部的电路中，电流是从电源的负极流向正极。
④电流既有大小又有方向；但它不是矢量，而是标量。
4．单位在国际单位制中它的单位是安培，简称安（A ）。
它是国际单位制中七个基本单位之一，常用的单位还有毫安mA 、微安μA ；361A 10mA=10μA =．注意：电流I 的单位是规定的，而电量的单位是导出的，即q It =．5．直流：方向不随时间变化的电流．恒定电流：方向和强弱都不随时间变化的电流．要点三、电流形成的原因及恒定电流1．恒定电场的产生恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
电动势及电源电动势计算公式与方向确定
电动势及电源电动势计算公式与方向确定在基本电路中的电流和电压的基础知识，而本文要讲的电动势和电压是一个很类似的概念。
那么什么是电动势？电源电动势的计算公式是什么？它的方向如何确定及与电压有什么区别呢？什么是电动势？我们都知道，往用电设备中接入电源就可以使用设备工作，比如电灯里面放入干电池后灯泡（负载）会发光。
呃……怎么这么神奇？接入一个所为的电源就能有电了，这个电源（比如干电池、光电池、发电机）怎么可以产生如此神奇的功能呢？原来电源中有一个叫做电源电动势的东西在帮忙，电动势能使电源两端产生电压。
定义：在电源内部推动电荷移动的力成为电源力，电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功成为电动势。
电源内电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个升电位的过程是电源力做功的过程，也是其他形式能量转换成电能的过程。
图片演示参见本文：电动势的方向确定中图①理解：我们都知道电压的产生就好比水压，一头水位（类比电位）高，一头水位低就会有水压。
但是水压不会平白无故的产生吧，此时电源力就好比一种能抽水的东西，这个东西会使劲的把“负极”中的水往一个叫做“正极”的水库中抽，这样“正极”中水位很高（类比电位高），而“负极”水库缺水，这样有水压，电源也就有了电压。
而当从“正极”水库中开沟条渠（类比电源外接的导线）后水就会留到“负极”水库中，而此时电源中的专门“抽水”的电源力又看到负极中有好多水，它又开始不停的往正极中抽，就这样电路就一直工作着。
电源是个特殊的设备，它的作用就是利用电源中的化学能、光能、机械能转换成“电源力”这台超级“抽水机”可以使用的动力，而电源力获得动力后就努力做功将“正电荷”使劲往“正极”抽，而这个功就是电动势（也称为电源电动势）。
现在大家理解那句话的含义了吧！电动势与电压使用同样的单位，即伏特。
但不同的是电动势是电源的“电压”，它是描述电源内部的一些里反应的物理量。
而电路中我们一般所说的电压都是相对电路中某两个参考点之间的电位差。
2.1 电源和电流、电动势
电源和电流、电动势精讲年级：高中科目：物理类型：选考制作人：黄海辉知识点：电源和电流、电动势1．电源和电流(1)电流形成的机制：自由电荷的定向移动形成电流，一是要有自由电荷，二是要有电势差。
(2)恒定电流的含义：大小和方向都不变的电流称为恒定电流。
(3)电流方向的确定方法：电流是标量(填“标量”或“矢量”)，电流方向跟正电荷定向移动的方向相同，外电路由电源正极流向电源负极，内电路由电源负极流向电源正极。
(4)电流的定义式及单位：I＝qt，其中q是时间t内通过导体横截面的电荷量，电流的单位：安培，符号：A。
2．电动势(1)电源的作用：电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能。
(2)电动势的定义式和单位①物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
②定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功W与移动电荷的电荷量的比值。
③定义式：E＝Wq；单位：伏特，符号：V。
(3)电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的内阻。
3. 电流表达式的理解（1）定义式：I＝qt，式中I表示电流，q为时间t内通过导体横截面的有效电荷量(在产生电流的效果上来说)。
该式求出的是电流的平均值。
（2）决定式：I＝UR，不考虑温度的影响，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
4. 电动势与电压的区别和联系（1）电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关。
（2）电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。
（3）两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外。
【例1】对于欧姆定律，下列说法正确的是()A．从I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比C．从R＝UI可知，导体的电阻跟导体中的电流成反比D．从R＝UI可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零解析对于欧姆定律I＝UR可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项A对；导体的电阻由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项B、C、D错。
高中物理 电源、电流、电动势 (提纲、例题、练习、解析)
电源、电流、电动势【学习目标】1．了解电源在电路中的作用，电路中产生持续电流的条件。
2．从电流的形成过程理解电流形成的内因和外因。
3．理解电流的定义和电流方向的规定并能熟练运用。
4．知道电动势的定义，能够从能的转化方面理解静电力和非静电力以及对应的电动势和电势差的区别。
【要点梳理】要点一、在电路中形成电流的条件1．电流的形成电荷定向移动形成电流。
电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流．(如图)2．形成电流的条件（1）从整个电路看，有电源的闭合电路中存在持续的电流；（2）从一段导体来看，导体两端必须有电压才有可能有电流；（3）从微观上看，导体中有自由移动的电荷以及有电场作用在这些电荷上是形成电流的必需具备的条件。
要点二、电流的定义1．电流的意义电路中的电流有强弱之分和流向的不同，为了表达电流的强弱人们定义了电流强度，简称为电流，为了便于表达电流的流向人们规定了电流的方向。
2．电流的定义通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，叫做电流。
用I 表示。
定义式：q I t=． 要点诠释：①公式中q 是通过横截面的电荷量而不是单位横截面的电荷量。
②电荷量不等的同种电荷同向通过某一横截面时，12q q q =+，两种电荷反向通过某一横截面时，12q q q =+，不能相互抵消。
③横截面的选取是任意的，电流的大小与横截面无关。
3．方向规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
要点诠释：①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
（如图） ②电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的。
③在电源外部的电路中，电流是从电源的正极流向负极；在电源内部的电路中，电流是从电源的负极流向正极。
④电流既有大小又有方向；但它不是矢量，而是标量。
4．单位在国际单位制中它的单位是安培，简称安（A ）。
它是国际单位制中七个基本单位之一，常用的单位还有毫安mA 、微安μA ；361A 10mA=10μA =．注意：电流I 的单位是规定的，而电量的单位是导出的，即q It =．5．直流：方向不随时间变化的电流．恒定电流：方向和强弱都不随时间变化的电流．要点三、电流形成的原因及恒定电流1．恒定电场的产生恒定电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
高考物理专题复习七 电源电动势及等效电源
F f 高考物理专题复习七 电源的电动势及等效电源一、电源的电动势 电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。
在化学电池中，非静电力是化学作用；在发电机中，非静电力是电磁作用。
由于磁场变化而产生的感生电动势，非静电力是感生电场的电场力，由于导体棒切割磁感线而产生的动生电动势，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力。
电动势在数值上等于非静电力把1C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
可以理解为：电源电动势的定义为：非静电力把正电荷在电源内部负极移送到正极所做的功W 非与移送的电荷量q 之比，即qW E 非=。
1．如图所示，固定于水平面的光滑金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，金属框两平行导轨间距为l 。
金属棒MN 在外力的作用下，沿框架以速度v 向右做匀速运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。
框架左端PQ 间电阻为R ，金属棒电阻为r ，其余导轨电阻忽略不计，已知电子的电荷量为e 。
⑴请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E ； ⑵请根据电动势定义，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E ；⑶请从微观层面，从金属棒中的自由电子所受洛伦兹力和电场力平衡的角度，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E 。
⑷将开关S 闭合，金属棒向右做匀速运动过程中，求非静电力f 的大小和方向，并分析下列各种情况下，金属棒中的自由电子所受的电场力F 、金属正离子对自由电子的平均阻力f 阻的大小和方向： a ．金属棒电阻忽略不计，即R ≠0，r =0；b ．整个金属框架包括PQ 部分的电阻都忽略不计，即R=0，r ≠0；c ．金属框架PQ 部分和金属棒的电阻都不可忽略，即R ≠0，r ≠0。
⑸自由电子所受的洛伦兹力一定是不做功的。
这与“动生电动势与洛伦兹力做功有关”矛盾吗？试分析当金属棒做匀速运动时，金属棒中自由电子所受的洛伦兹力沿棒方向的分力f 1和垂直于棒方向的两个分力f 2哪个做正功？哪个做负功？试证明在同一过程中它们做的总功一定是零。
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【课题】1.5 电源和电动势【教学目标】
1、掌握什么是电源、电源力、电动势
2、掌握电动势与电压的区别
【教学重点】
电动势
【教学难点】
电动势与电压的区别
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时10
【教学过程】
【课题】1.6电阻和电阻定律
【教学目标】
1、掌握物质的分类
2、什么是电阻、电阻的大小与哪些因素有关【教学重点】
电阻定律
【教学难点】
电阻定律的应用
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时12
【教学目标】
1.掌握电路组成及各部分的作用
2.熟记电路图常用符号
3.掌握欧姆定律的内容及应用【教学重点】
欧姆定律
【教学难点】
欧姆定律的应用
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时14 【教学过程】
【课题】1.8 电能和电功率【教学目标】
1.学习什么是电能、电能的计算方法
2.学习什么是电功率、电功率的计算方法
3.掌握功率平衡的原理
【教学重点】
电能、电功率的计算方法
【教学难点】
电能、电功率的计算方法
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时16
【教学目标】
1.掌握负载匹配的条件
2.会运用负载匹配的条件解相关题目【教学重点】
负载匹配的条件
【教学难点】
公式推导
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时18
【教学过程】
【教学目标】
1.掌握电阻串并联电路的特点
2.掌握分压器的原理
3.并会运用相关知识解相关题目【教学重点】
电阻串并联电路的特点
【教学难点】
特点的应用
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时20
【教学目标】
掌握电阻混联电路分析方法、且能运用该方法解相关题目【教学重点】
电阻混联电路的分析方法
【教学难点】
电阻混联电路的分析方法
【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时22
【课题】2.4 电池的连接
【教学目标】
1.掌握电池串、并联的方法
2.掌握串、并联之后的等效电动势及内阻【教学重点】
电池串、并联之后的等效电动势及内阻【教学难点】
电池串、并联之后的等效电动势及内阻【课时安排】
2课时．(90分钟) 总课时24。