第2课 电动势-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第2节 电动势 目标导航 学习目标 1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。 2.了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动过程中，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。 核心提炼 3个电源参数——电动势、内阻、容量 1个公式——E＝ 知识精讲 知识点01 电源 1．非静电力 (1)非静电力的作用：把正电荷在电源内部由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。 (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。 2．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 知识点02电动势和内阻 1．电动势 (1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。 (2)公式：E＝。 (3)单位：伏特，用符号“V”表示。 (4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大。 (5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把1_C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。 (6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。 (7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关。 2．电源的内阻及电池的容量 (1)电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫作电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数。 (2)电池的容量： ①定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。 ②特点：电池的容量与放电状态有关，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。 ③对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极。 (√) (2)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。 (×) (3)在电源外部静电力使正电荷定向移动，在电源内部是非静电力使正电荷定向移动，因而形成电流。 (√) 2．(多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是(　　) A．在电源内部把电子从负极搬运到正极 B．在电源内部把电子从正极搬运到负极 C．把电能转化为其他形式的能 D．把其他形式的能转化为电能 BD　[在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功，静电力做负功，A错误，B正确；从能量守恒的角度看，电源内部把其他形式的能转化为电能，C错误，D正确。] 3．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此(　　) A．电动势是一种非静电力 B．电动势越大，表明电源储存的电能越多 C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压 C　[电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D错误。] 【知识拓展】 对电源的理解 1.静电力和非静电力 静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，又称为库仑力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力。 2．静电力与非静电力做功的比较 (1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功。通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能。 (2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功。静电力做功将电能转化为其他形式的能。 (3)在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等。 3．电源与电路中的能量转化问题 功是能量转化的量度。在电源中，非静电力做功，其他形式的能转化为电能，非静电力移送电荷做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即W非＝qE；在电路中，电场力做功，电能转化成其他形式的能，电场力移送电荷做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即W电＝qU。 在外电路中，静电力做功将电能转化为其他形式的能，而在内电路中，非静电力做功将其他形式的能转化为电能。电源被形象地比喻为“抽水机”。 4．电源与抽水机能量转化比较 抽水机抽水 抽水机外A→B 水从高处流向低处 水的重力做正功 重力势能转化为其他形式的能 抽水机作用下B→A 水从低处被运向高处 抽水机对水做正功 其他形式的能转化为重力势能 电源供电 电源外部正极→负极 正电荷由高电势处向低电势处运动 电场力做正功 电势能转化为其他形式的能 电源内部负极→正极 正电荷由低电势处移到高电势处 非静电力对电荷做正