1.3电源及电动势(课件）-高二《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

任务三 电源及电动势 在电工技术中所涉及到的物理量很多，除了电流以外还有电压、电位、电能、电动势、电功率等等，理解和掌握好这些物理量是学好电工基础的前提条件。 一、 电压 我们知道，物体的运动是因为受到力的作用，电荷受到电场力作用作定向移动形成电流。 图1-10 电场和电荷的运动 图1-10 电场和电荷的运动 电荷在电场中受到力的作用，这种力叫电场力，在电场力的作用下，电荷沿力的方向移动一段距离，那么电场力就对电荷做了功，如图1-10所示。电场力F把正电荷q从电场中a点移动到了b点，那么电场力对电荷q做的功为Wab=F×Lab，如果在电场中的电荷为nq，则受到的电场力为nF，电场力所做的功为nWab。即电场力所做的功与电荷量之比为一常数，这个常数就是电压。电压是用来衡量电场力移动电荷做功本领的物理量。 所谓电压就是单位正电荷从a点移动到b点电场力所做的功，用Uab表示，即 在国际单位制中，电压的单位为伏（特），符号为V，表示的含义为：如果将1库仑（C）的正电荷从A点移动到B点，电场力所做的功为1焦耳（J），则ab两点之间的电压为1伏特（V）。 常用的单位还有千伏（KV）、毫伏（mV）、微伏（μV），。 它们之间的换算关系为： 1千伏（KV）=103伏（V） 1毫伏（mV）=10-3伏（V） 1微伏（μV）=10-3毫伏（mV）=10-6伏（V） 和电流一样，电压不仅有大小，也有方向。电压总是对电路中某两点而言，常用双下标表示，如用Uab表示 a、b两点之间的电压，a表示起点，b表示终点。在电路中，任意两点之间的电压的实际方向往往不能预先确定，和电流一样，可以先假设电路中电压的参考方向，并按参考方向进行计算，如果计算结果为正值。说明假设的电压参考方向和实际方向一致；若计算结果为负值，说明电压的参考方向和实际方向相反。 二、 电位 电压是对电路中的某两点而言的，在电工技术中常常用到。在电子技术中或分析较为复杂的电路时，要求解电路中某两点的电压，常常较为复杂，如果利用电位的概念去分析则十分方便。 如果在电路中选择一点作为参考点，规定参考点的电位为零电位点，那么对于电路中某点的电位，就是电场力移动单位电荷从该点到参考点所做的功，电位的符号用V表示，电位的单位也是伏特（V）。 参考点为零电位点，电路中的其它点的电位都是针对这个基准点而设置的，而参考点的选择是任意的。在工程技术中选择大地、机壳为参考点；而在电子技术中如果选择较多元器件的交汇点为参考点，往往使分析或计算较为简单。 由电位的定义可知，电位表示的也是电压，这是两者的共同点，不同点是电位是指某点到参考点的电压，而电压则表示的是任意两点之间的电压；某点的电位会随着参考点的不同而改变，具有多值性，而某两点的电压值不会随参考点的不同而改变，具有单一性。电路中任意两点之间的电压可以用这两点之间的电位差来表示。 Uab= Va-Vb Va、Vb分别表示a点、b点的电位，Uab表示a、b两点之间的电压，所以电压又叫电位差。 三、 电源 当电流流经用电器时，用电器把电能转化为其它形式的能，为了使电路中能够有源源不断的电流，就需要一种把其它形式的能量转化为电能的装置，这种装置就是电源。电源的种类很多，有把化学能转化为电能的干电池或蓄电池，有能把机械能转化成电能的发电机， 也有将太阳能转化成电能的太阳能电池。不论什么类型的电源，其作用都是克服电场力将正电荷从电源的负极移动到电源的正极（或者将负电荷从电源的正极移动到电源的负极）。我们把电源所具有的这种力叫做非电场力（也叫非静电力或电源力），如图1-13所示。 图1-13 电源电路 在电源外部，电场力将正电荷从电源的正极通过用电器移送到电源的负极，将电能转化为其它形式的能，电场力做功，称为电源的外电路。在电源内部，非静电力将正电荷从电源的负极移送到电源的正极，非静电力做功，将其它形式的能转换为电能。称为电源的内电路。这样，电源的外电路和电源的内电路形成一个闭合回路，在闭合回路中就会有持续的电流。 图1-13 电源电路 图1-13 电源电路 图1-13 电源电路 图1-13 电源电路 四、 电源的电动势 在电源内部，非静电力把正电荷从电源的负极移送到电源的正极，为了衡量非静电力做功能力的大小，引入电动势这个物理量。即非静电力将单位正电荷从电源的负极移动到电源的正极所做的功，用E表示。 电动势的单位也是伏特。表示把1库仑（C）的正电荷从电源的负极移动到电源的正极所做的功为1焦耳（J），则电源的电动势就是1伏特（V）。 电源的电动势不仅有大小而且有方向，电动势的方向从电源的负极指向电源的正极，其大小等于电源两端的电压。电源的电动势仅决定于电源本身，与外电路无关。 电动势