高中物理 第二章 恒定电流第2节《电动势》复习课件 新人教版选修31.ppt

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 1 在外电路 正电荷由电源流向 电源之所以能维持外电路中稳定的电流 是因为它有能力把来到的正电荷经过不断地搬运到 如图所示 正极 负极 负极 电源内部 正极 2 电源移动电荷 增加电荷的电势能 这与抽水机抽水增加水的重力势能很相似 如图所示 不同的抽水机工作时 水能够被举起的高度有所不同 即单位质量的水所增加的不同 与此类似 在不同的电源中 非静电力也不相同 把一定数量的在电源内部从搬运到 在某些电源中非静电力可以做较多的功 电荷的增加得比较多 而在另一些电源中 非静电力对同样多的电荷只能做较少的功 的增加也较少 物理学中用来表明电源的这种特性 重力势能 正电荷 做功的本领 负极 正极 电势能 电势能 电动势 3 电动势的大小是由决定的 与电源的体积和外电路的组成及变化情况 电动势在数值上等于非静电力把1c的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 电源非静电力的特性 无关 1 概念 通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置 2 原理 在电源内部非静电力做功 其他形式的能转化为电能 在电源的外部电路 电场力做功 电能转化为其他形式的能 3 作用 保持两极间有一定电压 供给电路电能 特别提醒 1 电源容量就是电源放电时能输出的总电荷量 通常以安培小时 a h 或毫安时 ma h 为单位 2 电源的电容量与放电状态有关 同样的电源 小电流 间断性放电要比大电流 连续放电的电容量大 关于电源的说法正确的是 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 答案 bcd 1 概念 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 e 3 单位 伏特 4 物理意义 反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小 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所做的功 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 即由电源负极指向正极方向 特别提醒 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 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 内外电阻之和答案 a 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 特别提醒 电源的内阻由电源内部材料的性质来决定 电源的电动势和内阻是电源的两个很重要的参数 电池用久了电动势和内阻都要发生变化 但内阻的变化更大一些 误区1 认为电动势与电势差是一回事 点拨 电动势与电势差是两个不同的物理量 其区别与联系见下表 下列关于电动势的说法 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有关d 在电源内从负极到正极电势的升高 等于闭合电路中内 外电阻的电势降落之和 解析 电源向外提供的电能除与电动势有关外 还与输出的电流 通电的时间有关 所以电源向外提供的电能多 并不意味着电源的电动势一定大 譬如 一个电动势较小的电源 如果长时间向外供电 照样可以提供较多的电能 一个电动势较大的电源 如果没有工作 即没对外供电 则它根本不向外提供电能 故选项a的说法错误 选项b的说法是正确的 在此应注意 单位正电荷 和 非静电力 这两个关键词 移送单位正电荷所做的功 即意味着表征的是电源的转化 本领 移送电荷所做的功 意味着电源的 贡献 从这里可以看出 本领 与 贡献 的区别 我们说电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的 本领 而并未说电动势表征电源对外提供电能的 贡献 非静电力 顾名思义就是静电力之外的力 如化学作用的力 电磁作用的力等 电源正是通过 非静电力 做功 实现了将其他形式的能转化为电能 电源的电动势决定于电源自身的性质 与有无外电路及外电路的情况无关 选项c错误 在电源内部 非静电力克服静电力做功 将电荷从负极移送到正极 使电荷的电势升高了e 而电荷在电路的电阻上电势又分别降落了u内和u外 在闭合回路中有e u内 u外 答案 bd 点评 关于电动势的定义 课本上有几种说法 电动势等于电源没接入电路时两极间的电压 电源的电动势等于断路时的路端电压 电源的电动势等于内 外电压之和 本题中又给了电动势一个新的定义 即电动势等于电源将单位正电荷从负极移送到正极非静电力所做的功 实际上这几个定义中应以本题给出的这个定义能最为本质地反映电动势是描述电源做功的本领 其他的几个说法只是说明了电动势与其他物理量之间的关系 不能反映电动势的本质 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 答案 ac解析 电源是将其他形式的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 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 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 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 某品牌的mp3使用的电源是一节7号干电池 当它正常工作时 其工作电流为0 3a 某同学在一次使用该mp3时 若他用了10s 则这段时间内电池将多少化学能转化为电能 答案 4 5j 解析 已知工作电流i 0 3a 10s时间内通过导体横截面的电荷量q it 0 3 10c 3c 7号干电池电动势为1 5v 则根据能量守恒定律 电池将化学能转化为电能的量等于非静电力移动电荷所做的功 w qe 3 1 5j 4 5j 手电筒的两节干电池 已经用过较长时间 灯泡只发出很微弱的光 把它们取出来 用电压表测电压 电压表示数很接近3v 再把它们作为一个台式电子钟的电源 电子钟能正常工作 下列说法正确的是 这两节干电池的电动势减少了很多 这两节干电池的内阻增大了很多 这台电子钟的额定电压一定比手电筒的小灯泡的额定电压小 这台电子钟的正常工作电流一定比小灯泡正常工作电流小 a b c d 解析 题目所给的材料中 有几点要特别注意 手电筒的灯泡发出很微弱的光 这说明通过小灯泡的电流已经很小 用电压表测两节干电池的电压示数接近3v 这说明每节干电池的电动势仍约为1 5v 把它们作为电子钟的电源 电子钟正常工作 说明电子钟的工作电流比较小 由此我们可以知道 干电池在用了很长一段时间之后 电动势的大小仍基本没变 那为什么手电筒却发出微弱的光呢 可见 该电池的内电阻已经变大了很多 故答案选c 答案 c点评 一般情况下 我们认为 电池在用久了之后 电动势会有明显的下降 其实 测量的结果表明 电动势的变化很小 主要的是电池的内电阻明显的变大 这是导致电池无法再用的原因 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