《电动势》自主学习任务单

《电动势》自主学习任务单

自主归纳

一、电源是将其他能转化为电能的装置

1．外电路和内电路

外电路：          以外的用电器和导线组成的电路称为外电路。

内电路：电源                    称为内电路。

2．闭合电路中自由电荷的受力特点

(1)在外电路中，如图2-2-1所示，自由电荷在恒定电场的        作用下做定向移动，正电荷由电源正极移向负极。

(2)在内电路中，如图2-2-1所示，电源内部电场方向从正极指向负极，即方向向右，外电路流到电源内部的正电荷受到的静电力向右，为将这些正电荷搬运到正极，使电源两极保持一定的电势差，就一定要有“非静电力”作用于电荷上，将正电荷从负极 B搬运到正极A。

说明：电源内部电荷也受静电力作用。

3．闭合电路中能量转化的特点

(1)在外电路，正电荷在静电力作用下定向移动，电荷的       转化为其他形式的能。

(2)在内电路，电源通过        做功，将其他形式的能转化为电势能（电能）。

特别提醒 金属导体中能够自由移动的电荷是自由电子，因此，图2-2-1所示闭合电路中，实际上是自由电子在做逆时针方向的定向移动。我们按正电荷沿顺时针方向的定向移动讨论，是讨论问题方便的需要，并不影响得到正确的结果。

 

二、电源电动势E和内阻r

1．电动势

(1)定义式，式中为被非静电力从电源一极移送到另一极的电荷量，W为非静电力移送这些电荷所做的功。从定义式知，电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从         极移送到          极所做的功。

(2)物理意义：电动势的大小反映电源将        转化为电能的本领大小。

(3)国际单位：伏特（V)。

(4)电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。

2．内阻：电源丙部的电阻称为内阻。

电路中流过电流时，内阻也消耗电能。电池的内阻在使用过程中变化较大。

3．电池的容量：电池的容量就是电池安全放电时能输送的总电荷量，通常用安培小时（A・h)或毫安小时（mA・h)作单位。例如某干电池的容量为0.5A・h，表示以100mA电流放电，可放电5h。

 

问题研讨

有同学认为：根据电动势的定义式里，电源电动势的大小与非静电力做的功成正比，与移送的电荷量成反比。你认为该说法对不对？为什么？

 

疑难重点突破

一、怎样理解电动势？

1．在不同电源中，非静电力做功本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同，电动势大小也不同。

2．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。

3．公式是电动势的定义式而不是决定式，的大小与和无关，是由电源自身的性质决定的，电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同。

例如：蓄电池的电动势为2V，表明在蓄电池内移送1C的电荷量时，可以将2J的化学能转化为电能。干电池的电动势为1.5V，表明在干电池内移送1C的电荷量时，可以将1.5J的化学能转化为电能，从而说明蓄电池的本领强。

例1：下列关于电动势的说法中，正确的有（    ）

A.电源的电动势越大,非静电力将正电荷从负极移送到正极做的功一定越多

B.电源的电动势越大，非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做的功一定越多

C．电源电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多

D．电源的电动势越大，非静电力移动相同数量的电荷产生的电能一定越多

 

【思路导析】由电动势的定义式得出,根据此式判断。

【请你解答】           

学后反思 理解电动势的物理意义是解答此题的关键，电动势的大、小反映电源将其他形式能转化为电能的本领，即电动势越大，非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做功一定越多，将其他形式的能转化为电能一定越多。

二、电动势与电压有何区别与联系？

物理量 比较内容	电动势	电压
定义式	，式中为电源内部非静电力做的功	，式中为电场内部静电力做的功
单位	伏特（V)	伏特（V)
物理意义	是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量	是反映将电能转化为其他形式能的本领大小的物理量
联系	电动势在数值上等于电源未接人电路时两极间的电压

 

特别提醒 (1)电动势与及电场强度等均采用比值定义法。 (2)电压计算时要考虑正、负，而电动势一般只取正值。

 

例2：将电动势为3V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的电荷量流过时，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？

【思路导析】由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送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，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

【示范解答】

(1)3×6J=18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能。

(2)2.4×6J=14.4J，外电路中共有14.4J电能转化为其他形式的能。

特别提醒 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，但静电力在整个电路中都要做功，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，在内电路中有部分电能转化为内能，这也是通过静电力做功来实现的。

 

例3：铅蓄电池的电动势为2V，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。则两个电路都工作20s时间．电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领大？

【思路导析】求解此题应把握以下三点：

(1)电动势定义式；

(2)电荷量;

(3)电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领！大小。

【示范解答】20s时间内通过铅蓄电池和干电池的电荷量分别为

由得电源消耗的化学能分别为

因为，故铅蓄电池将化学能转化为电能的本领大。

方法规律 比较电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，不能由非静电力做功的多少或转化电能的多少来比较，而应由电动势的大小来比较。

 

随堂跟踪练习

1．关于电源，下列说法中正确的是（    ）

A．电源可将其他形式的能转化为电能

B.在电源内部，电源依靠静电力搬运电荷

C．在电源内部，电荷只在非静电力的作用下定向移动

D.电源就是产生电荷的装置

2．关于电源电动势，下列说法中正确的是（    ）

A．同一电源接人不同的电路，电动势会发生改变

B.电源电动势就是接人电源两极间的电压表测量的电压

C．电源电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，与是否接外电路无关

D.电源电动势是表征电源把电能转化成其他形式能的本领大小的物理量，与是否接外电路无关

3.一般干电池的电动势为1.5V，说明电池内非静电力每移动1C的电荷做功   J，其电势能       （填“增加”或“减少，')，是      能转化为能     的过程。

 

【自主归纳】一、1电源  内部的电路   2.（1）静电力  3.（1）电势能  （2）非静电力   二、1.（1）负  正  （2）其他形式的能

 

【放飞思维】在商店里我们可以发现7号、5号、1号干电池的体积依次增大，其电动势是否也依次增加？