高中物理 第二章 恒定电流 2 电动势课件 新人教版选修31(1).ppt

第二章恒定电流 2电动势 学习目标1 知道电源是将其他形式能转化为电势能的装置 2 了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系 3 了解电源电动势的基本含义 知道它的定义式 了解电源的内阻 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 电源与非静电力做功 1 如图1 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 a b之间的高度差很快消失 在这种情况下 水管中只有一个短暂水流 怎样才能保持a b之间的高度差 在a b之间形成持续的水流呢 需要加一个抽水机 把水池b中的水抽到水池a中 答案 图1 2 如图2所示 电源在电路中的作用相当于抽水机的作用 它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极 从而保持正 负极有稳定的电势差 维持电路中有持续的电流 电源是通过什么力做功实现这个功能的 答案 图2 通过非静电力做功 3 对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动 分析它们的能量转化情况 答案 当水由a池流向b池时重力做正功 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 当抽水机将b中的水抽到a的过程中 要克服水的重力做功 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 1 非静电力的作用 把正电荷从搬运到 同时在该过程中非静电力做功 使电荷的增加 特例 在电池中 非静电力是化学作用 它使转化为电势能 在发电机中 非静电力是电磁作用 它使转化为电势能 2 电源 1 定义 通过非静电力做功把转化为的装置 2 能量转化 在电源内部 非静电力做正功 其他形式的能转化为 在电源外部 做正功 电能转化为其他形式的能 负极 正极 电势能 化学能 机械能 其他形式的能 电势能 电能 电场力 判断下列说法的正误 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 3 所有的电源 均是将化学能转化为电势能的装置 4 在电源内部 正电荷能从负极流到正极 是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力 二 电源的参数 电动势和内阻 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源 如图3所示的干电池 手机电池 它们有的标有 1 5v 字样 有的标有 3 7v 字样 如果把1c的正电荷从1 5v干电池的负极移到正极 电荷的电势能增加了多少 非静电力做了多少功 如果把1c的正电荷从3 7v的手机电池的负极移到正极呢 哪个电池做功本领大 答案 图3 从1 5v干电池的负极移到正极 电势能增加了1 5j 非静电力做功1 5j 从3 7v手机电池的负极移到正极 电势能增加了3 7j 非静电力做功3 7j 3 7v手机电池做功本领大 1 电动势 1 电动势 在电源内部 非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功w与的比值 2 定义式 e 单位 3 物理意义 反映电源做功本领大小的物理量 4 决定因素 由电源中的特性决定 跟电源的体积 跟外电路 填 有关 或 无关 被移送电荷q 伏特 v 非静电力 非静电力 无关 无关 5 常用电池的电动势 2 内阻 电源导体的电阻 3 容量 电池放电时能输出的总电荷量 其单位是 a h或ma h 1 5 2 内部 判断下列说法的正误 1 电动势在数值上等于一秒内静电力所做的功 2 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 3 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 4 e 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 2 题型探究 一 对电动势的理解1 电动势的物理意义 反映电源把其他形式的能 非静电力做功 转化为电能的本领大小 电动势越大 电路中每通过1c电荷量时 电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多 2 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 常用干电池的电动势为1 5v 意味着将1c正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中 有1 5j的化学能转化成了电能 3 电动势是标量 但为研究问题的方便 常认为其有方向 规定其方向为电源内部电流的方向 即在电源内部由电源负极指向正极 电动势是一个用比值定义的物理量 与这两个相比的项没有关系 而是由电源本身决定的 是表征其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 电动势大 移送的电荷量不一定多 故选b c 例1 多选 关于电动势e的说法中正确的是a 电动势e的大小 与非静电力所做的功w的大小成正比 与移送电荷量q的大小成反比b 电动势e是由电源本身决定的 跟电源的体积和外电路均无关c 电动势e是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量d 电源的电动势越大 非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多 答案 解析 例2一节干电池的电动势为1 5v 这表示a 电池中每通过1c的电荷量 该电池能将1 5j的化学能转变成电势能b 该电池接入电路工作时 电池两极间的电压恒为1 5vc 该电池存储的电能一定比电动势为1 2v的电池存储的电能多d 将1c的电子由该电池负极移送到正极的过程中 非静电力做了1 5j的功 答案 解析 电动势大小表示电池中每通过1c的电荷量 电池将其他形式的能量转化为电势能本领的大小 并非表示电池内部储存的能量大小 故选项a正确 c错误 电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小 故选项b错误 电动势为1 5v 表示电池内部非静电力将1c的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小 故选项d错误 二 公式e 的理解和应用 1 公式e 是电动势的定义式 是比值法定义的物理量 e的大小与w q无关 2 由公式e 变形可知w qe 因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量 就可以计算非静电力做功的大小 即把其他形式的能转化为电能的多少 例3由六节干电池 每节的电动势为1 5v 串联组成的电池组 对一电阻供电 电路中的电流为2a 在10s内电源做功为180j 则电池组的电动势为多少 从计算结果中你能得到什么启示 答案 解析 9v串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和 故可得出 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和 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 w eq 3 6j 18j 电源中共有18j其他形式的能转化为电能 例4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的电荷流过时 求 1 有多少其他形式的能转化为电能 答案 解析 18j 2 外电路中有多少电能转化为其他形式的能 答案 解析 14 4j w1 u1q 2 4 6j 14 4j 外电路中共有14 4j的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 答案 解析 3 6j w2 w w1 3 6j 内电路中有3 6j电能转化为其他形式的能 电动势e 和电压u 的区别电动势e 是电动势的计算式 其中w为非静电力做的功 电压u 为电压的计算式 其中w为静电力做的功 两者的单位虽然相同 但表示的意义不同 电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领 表征电源的性质 电压就是电势差 即电路 电场 中两点电势的差值 反映电场能的性质 达标检测 3 1 多选 下列说法中 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 负电荷靠静电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 在干电池中 靠化学作用使化学能转化为电势能 答案 1 2 3 4 2 关于电源电动势 以下说法正确的是a 1号干电池比5号干电池大 所以1号干电池的电动势大b 由电动势e 可知e跟w成正比 电源做的功越多 电动势越大c 由电动势e 可知e跟q成反比 电路中移送的电荷量越多 电动势越小d 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 答案 解析 1号干电池比5号干电池大 但是电动势相等 内阻不相同 故a错误 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 与做功以及电荷量也无关 所以b c错误 d正确 1 2 3 4 3 如图4所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池 它的电动势约为1 2v 这表示 答案 a 电源把1 2j其他形式能转化为电能时电路中需通过1c的