8.4 电源的电动势 教案 -2023-2024学年高二上学期（中职）物理高教版《技术物理 上册》

8-4 电源的电动势 一、教学目标 1． 了解电源的结构及作用，电动势的概念。 2． 掌握电池的串联和并联的使用方法和组成后的电池的特点。 二、教学重点难点 重点：电源的作用，电池串联和并联的使用。 难点：电动势的概念。 三、教学器材 各种类型的电池、电压表一个、开关一个、导线若干条、计算机、投影仪、数字展示仪。 四、教学建议 教法建议 讲授法、讨论法、实物展示法、演示实验法。 教学设计方案 （一）引入新课 我们在商店中会经常看到各种各样的电池，如图1所示。有的标有1.5V，也有的标有3V、6V或9V等等。你知道这些数值说明了电池的什么性质吗？ 图1 各种电池 （二）课程内容 1．电源 ⑴ 概念：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。 ⑵ 简单结构： 如图2所示虚线包围部分，A、B分别是电源的正极和负极，F为静电力，F´为非静电力。 ⑶ 工作原理 我们先来看一看电源是怎样在电路中维持恒定电流的。 在图2电路中，假定开始时A、B极板它们分别带正电荷和负电荷（如图所示），在电源外部电路——ARB中，正电荷在电场力作用下将从高电势的正极A向低电势的负极B运动， 图2 含有电源的电路图 结果极板上电荷越来越少，两极间电压越来越低，最后等于零。不能在导体中维持恒定的电流。 为了维持导体中的恒定电流，电源内部（内电路）必须有一种力能够不断地把正电荷从低电势的负极搬运到高电势的正极，使得正负极板上分别恒定地带上正负电荷。显然，这种力不是静电力，我们称它为非静电力F´。 因为电源内部电场的方向是由正极指向负极，所以非静电力由低电势向高电势搬运电荷的过程中，要反抗静电力而对正电荷做功，在这一过程中，电源把其他形式的能转化成电能。如发电机把机械能转化成电能，电池把化学能转化成电能。 2．电动势 对同一电源，非静电力把单位正电荷从负极搬运到正极所做的功是一定的，但是不同的电源，把单位正电荷从负极搬运到正极所做的功是不同的。这说明：不同的电源把其他形式的能转换为电能的本领是不同的，为了反映电源的这一性质，我们引入了电动势的概念。 ⑴定义：电源把正电荷由负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功W和被移动的电荷量q的比值叫做电源的电动势，用 ⑵公式： ⑶单位：伏特（V）。 ⑷方向：电动势是标量，电动势的方向（在电源内部）由负极指向正极。 ⑸意义：电动势在数值上等于把单位正电荷由负极经电源内部移到正极时非静电力所做的功。 ⑹注意： 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。 电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。测试电路如图3所示。 图3 用电压表测电源的电动势 电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 3．电池的串联 ⑴连接方式：如图4所示。 图4 串联电池组 图5 测量串联电池组电动势 ⑵特性： 设串联电池组是由n个电动势是E0、内电阻都是Ri0的电池组成。 ①串联电池组的电动势等于各电池电动势之和。 测量电路如图5所示。 ②串联电池组的内电阻等于各电池内电阻之和 Ri = nRi0 手电筒、半导体收音机、汽车等等都是把电池串联起来使用的，目的是增大电动势。 4．电池的并联 ⑴连接方式：如图6所示（电动势不同的电池不能并联使用） 图6 并联电池组 图7 测量并联电池组电动势 ⑵ 特性： 设并联电池组是由n个电动势是E0、内电阻都是Ri0的电池组成。 ①并联电池组的电动势等于单个电池电动势。 测量电路如图7所示。 ②并联电池组的内电阻也是并联的，所以 Ri = Ri0 并联电池组虽未增大电动势数值，但每个电池只通过总电流的一部分，所以并联电池组可通过较强的电流。 有时为了得到较高的电动势和通过较强的电流，可把电池先串联成电池组，再把几个相同的串联电池组并联起来，组成混联电池组供电。 （三）小结 1．电源的概念、结构、工作原理。 2．电源电动势的定义、公式、单位、方向。 3．电池串并联的方式、特性及应用。 （四）作业布置 1.p52 2、3题 2.《技术物理练习册》（第3版）相关习题 （五）教学说明 1．在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。 2．电源电动势的大小由电源本身的性质所决定，与其是否接入电路以及电路的构成无关。 3．对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。 学科网（北京）股份有限公司 $$