恒定电流
第二章
2　电 动 势
第二章
要在电路中维持持续电流，电路中必须接有电源，电池是常见的电源，下图是常见的各种电池。
用什么物理量去描述电源的特性呢？
电源
1.概念
通过__________做功把其他形式的能转化为________的装置。
2．原理
在电源内部__________做功，______________转化为电能；在电源的外部电路，__________做功，________转化为其他形式的能。
3．作用
保持两极间有__________，供给电路电能。
非静电力
电能
非静电力
其他形式的能
电场力
电能
一定电压
电动势
1.概念
非静电力把正电荷从负极移送到正极所__________跟被移送的__________的比值叫电源的电动势。
2．公式
E＝__________
3．单位
伏特
做的功
电荷量
4．物理意义
反映电源把其他形式的能转化为电能____________，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极__________。
5．方向规定
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_______指向________方向。
6．大小的决定因素
由电源中__________的特性决定，跟电源的体积无关，跟__________也无关。
本领的大小
所做的功
负极
正极
非静电力
内外电路
1.电源的内阻
电源的内部也是由导体组成的，所以也有________，这个电阻叫做电源的内阻。
2．电池的容量
①定义：电池放电时能输出的__________，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__________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。
电源的内阻及电池的容量
电阻
总电荷量
放电状态
一、正确理解非静电力
1．模型类比
如图甲所示，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，那么在水管中就有源源不断的水流了。
如图乙所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地使流到负极的正电荷，在电源内部通过非静电力的作用再搬运到正极，从而保持正、负极间有稳定的电势差，使电路中有持续的电流。
2．能量转化的比较
当水由A流向B时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能。在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能。在抽水机将B中的水抽到A的过程中，要克服水的重力势能做功将其他形式的能转化为水的重力势能。在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷，克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能。
3．非静电力的作用
从力的角度看，非静电力将正电荷由电源负极搬到电源正极，从而维持电路两端有稳定的电势差；从能量转化的角度来看，电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能。
小朋友在玩游戏时，如下图所示，将小球从地面搬至滑梯上面，再让小球从滑梯上滑至地面。为了保持总有小球从滑梯上滑下，小朋友必须不断地将小球从地面搬至滑梯上。小朋友对小球做功，使小球重力势能增加。
试分析回答：
(1)小球沿滑梯滚下的过程，可以类比电源在闭合电路中的哪一个过程？
(2)小朋友不断将小球从地面搬到滑梯上的过程，可以类比为电源在闭合电路中的哪一过程？
答案：(1)可以类比为在外电路电场力做正功将电能转化为其他形式的能的过程。
(2)可以类比为在电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能的过程。
二、对电动势的理解
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，其大小也不同。
(2)电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。
2．电动势和电压的区别与联系
关于电源电动势，下列说法中正确的是(　　)
A．同一电源接入不同的电路，电动势会发生改变
B．电源电动势就是电源两极间的电压
C．电源电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领，与是否接有外电路无关
D．电源电动势与电压是一回事
答案：C
解析：电动势是电源本身的特征，与外电路无关，数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压，但电动势与电压有本质的区别，故A、B、D错误，C正确。
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，移送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从负极向正极移送单位电荷量做的功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
对电动势的理解
解析：电源是将其他形式的能量转化为电能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电能就增加，A正确；电源电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量非静电力所做的功，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，移送的电荷量越多，C正确，B、D错误。
答案：AC
(临沂市重点中学2013～2014学年高二上学期联考)铅蓄电池的电动势为2V，这表示(　　)
A．电路中每通过1C电量，电源把2J的化学能转变为电能
B．蓄电池与电路断开时两极间的电压为2V
C．蓄电池能在1s内将2J的化学能转变为电能
D．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大
答案：ABD
解析：电动势在数值上等于非静电力将1C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功，所以对于铅蓄电池的电动势为2V，电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转化为电能，故A正确。电源未接入电路时两端间的电压等于电动势，故B正确。电动势是2V，意义是移动1C的正电荷在电源内从负极移到正极，非静电力做功2J，即有2J的化学能转变成电能，不是1s内将2J的化学能转变成电能，故C错误，电动势大，非静电力做功的本领就大，即将其他形式的能转化为电能的本领就大，故D正确。
将电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C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。
电路中能量的转化
解析：由电动势的定义可知，在电源内部中非静电力每移送1C电荷，有3J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；在电路中，电场力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
(1)W＝Eq＝3×6J＝18J电源中共有18J其他形式的能转化为电能。
(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J外电路中共有14.4J电能转化为其他形式的能。
(3)内电压U2＝E－U1＝3V－2.4V＝0.6V
∴W2＝U2q＝0.6×6J＝3.6J内电路中共有3.6J电能转化为其他形式的能。也可由能量守恒求出：W2＝W－W1＝3.6J。
点评：电源和电路都是实现能的转化的装置，做功是完成转化方式的量度。
中国自行研制的“玉兔”号月球车 (如图)上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应。“玉兔”月球车上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，求每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量(　　)
A．0.24J　　B．0.25J　　C．0.26J　 D．0.28J
答案：C
易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：
正确解答：电压和电动势虽然单位相同，但它们表征的物理意义不同，电压是表征电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小的物理量，而电动势是表征电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，故电压与电动势不是同一个物理量，所以A错误，D正确；只有电源开路时，电动势才等于电源两极间的电压，B错误；电动势公式中W是非静电力做的功不是电场力做的功，C错误。
正确答案：D