高二物理电动势

1、第二节 电动势,课标解读 1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置. 2.了解电源内部静电力和非静电力做功与能量转化的关系. 3.了解电动势的基本含义,以及它的定义式. 4.了解电源的内电阻.,课前自主学习 一电源 1.从能量转化的角度看,电源就是非静电力做功,把其他形式的能转化成电势能的装置. 2.非静电力的实质,在电池中是指化学作用,在发电机中是指电磁作用.,二电动势内阻1.电动势(1)物理意义:反映电源非静电力做功本领的大小.(2)电动势的大小:在数值上等于非静电力,把1 C的正电荷在电源内部从负极移到正极所做的功,即电动势的单位是伏特(V).,(3)电动势大小的决定因素:由电源中非

2、静电力特性决定,跟电源的体积无关,跟外电路也无关. 2.内阻:电源内部导体的电阻.,知识梳理图,课堂互动探究 一电动势 1.电源:把其他形式的能转化为电能的装置. 如:干电池和铅蓄电池能够把化学能转化为电能,水轮发电机能够把机械能转化为电能. 电源的作用:电源有正负两个极,两极间有一定的电压,将一段导体(或一段电路)接到电源两极之间,在导体(或电路)两端就有了一定电压,可见电源能在导体(或电路)两端保持一定的电压.,2.非静电力. 如图所示,在外电路电流由电源正极流向负极,即从高电势到低电势,电流在电源内部只能从负极流向正极,即从低电势到高电势,根据电场知识可知,静电力不可能使电流从低电势流向

3、高电势,反而起阻碍作用.因此电源内部必然存在着从低电势处指向高电势处的某种力,称为“非静电力”,正是它驱使正电荷逆着静电力从低电势处流向高电势处,这与用水泵把水从井底(低处)抽到地面(高处)类似,在水泵中必然存在一种作用于水的“非重力”.,非静电力的种类很多,例如,化学电源中的化学力发电机内由于电磁感应而出现的电磁力等.,3.电动势 从能量转化的角度来看,非静电力移动电荷做功的过程,就是把其他形式的能转化为电能的过程.在不同的电源中,非静电力不同,其做功本领也不同,即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极,非静电力做功多少不同,则转化成电能的多少就不同,物理学中用电动势来描述电源的这种特

4、性.,(1)定义: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: (3)单位:伏特.(4)物理意义:表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小.,(5)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. (6)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.,4.怎样理解电动势 (1)电源电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功,也可认为是在数值上等于电路中通过单位电荷时电源所提供的电能. 如

5、干电池电动势是1.5 V,表明在干电池内移动1 C电荷时电源能提供1.5 J的电能. (2)电源电动势在数值上等于电源开路时电源两极间的电压. (3)电源电动势在数值上等于内外电路电压之和.,(4)比较电动势和电压的意义电动势: 表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能(或其他形式能),E表示单位正电荷消耗化学能(或其他形式能),反映电源把其他形式能转化为电能的本领.电压: 表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能,电压表示移动单位正电荷消耗的电能.反映把电能转化为其他形式能的本领.,二内阻 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.内阻和电动势同为电源的重要参

6、数.,典例分析 一电动势的概念 例1: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 解析:电源是将其他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,因此选项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

7、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. 答案:AC,名师点拨: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.,巩固练习 1.以下说法中正确的是( ) A.在外电路中和电源内部,正电荷都受静电力作用,所以能不断定向移动形成电流 B.静电力与非静电力都可以使电荷移动,所以本质上都是使电荷的电势能减少 C.在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力,D.静电力移动电荷做功电势能减少,非静电力移动电荷做功电势能增加 解析:电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加,引

8、出了电动势的概念,来描述非静电力的做功本领.而静电力移动电荷的正功的过程使电势能减少,D项正确. 答案:D,二电路中能量转化 例2:将电动势为3.0 V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4 V,当电路中的6 C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1 C电荷,有3 J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

9、式的能. (1)W=Eq=36 J=18 J,电源中共有18 J其他形式的能转化为电能. (2)W1=U1q=2.46 J=14.4 J,外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能.,(3)由能量守恒知,内电路中有18 J-14.4 J=3.6 J的电能转化为内能. 答案:(1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J 名师点拨:电源和电路都是实现能量转化的装置,做功是能量转化的量度.,巩固练习 2.若例2中的电路中任一截面通过6 C电量的时间为3 s,则电源提供的电功率为多少?外电路消耗的电功率为多少?内电路消耗的电功率又为多少?,答案:6 W 4.8 W 1.2 W,三电源实际应

10、用的问题 例3:移动电话中的锂电池电动势为3.6 V,某次通话时,电流为10 mA,时间为100 s,那么此次通话过程有多少化学能转化为电能?,解析:W=qE,q=It所以W=EIt=3.61010-3100 J=3.6 J.计算电源内其他形式的能转化为电能的公式:W=qE=ItE,而 所以EI表示电源内其他形式的能转化为电能的快慢的物理量,E一定情况下,I越大,转化越快.,答案:3.6 J,名师点拨:非静电力做功和克服电场力做功在这里是一个意思.只要有非静电力做功,电势能增加,而电动势则增加的电势能W=qE.要注意区分电场力做功和非静电力做功问题.,巩固练习 3.下图所示的是两个电池外壳的说

11、明文字.左边进口电池的电动势是_V;右边国产电池最多可放出_mAh的电荷量,若电池平均工作电流为0.03 A,则最多可使用_h.,1.2,600,20,课后巩固提升巩固基础1.有关电压与电动势的说法中正确的是( )A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B.电动势就是电源两极间的电压C. D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量,答案:D,2.关于电源的电动势,下面叙述正确的是( ) A.电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 B.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化 C.电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能本领大小的

12、物理量 D.在闭合电路中,当外电阻变大时,路端电压增大,电源的电动势也增大,解析:电源电动势是不变的,不随外电阻的变化而变化,故BD错误;电压表接在电源两端,测得的电压是路端电压,并不是电源电动势,故A错误. 答案:C,3.干电池的电动势是1.5 V,其物理意义是( ) A.当外电路断开时,其路端电压为1.5 V B.电路通过1 C电荷量,电源有1.5 J化学能转化为电能 C.电路通过1 C电荷量,电源供给外电路的能量为1.5 J D.电路通过1 C电荷量,电源提供1.5 J能量 解析:由电动势的意义可知ABD选项正确. 答案:ABD,4.如图为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的

13、是( ),A.该电池的容量为500 mAh B.该电池的电动势为3.6 V C.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA D.若电池以10 mA的电池工作,可用50小时 解析:电池上的3.6 V表示电动势,500 mAh表示电荷容量,可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间,由500 mAh=t10 mA,得t=50 h,故ABD选项正确. 答案:ABD,5.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,解析:由W=Eq可知,单位正电荷沿闭合电路移动一周所释放的总能量由电动势E决定

14、. 答案:A,提升能力 6.下列关于电源的说法,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无关 D.在电源内从负极到正极电势的升高等于E,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.D选项也错误,故选BC. 答案:BC,7.有一蓄电池,当移动1 C电荷时非静电力做功是2 J,该蓄电池的电动势是多少?给一小灯泡供电,供电电流是0.2 A,供电10 min,非静电力做功是多少?,答案:2 V 240 J,8.电动势为1.2 V的计算器电池,若在电路中用1.2 s时间移送2 C的电荷量,则 (1)电源把多少焦耳的其他形式的能转化为电能? (2)非静电力做功的功率多大?,解析:(1)由W=Eq,得W=1.22 J=2.4 J 非静电力做功转化为电能,所以电流把2.4 J的其他形式的能转化为电能.,答案:(1)2.4 J (2)2 W,9.铅蓄电池的电动势为