第三节 电源和电动势《电工技术模块》湖南省（对口招生）电工电子类 知识点讲解

湖南省（对口招生）电工电子类《电工技术模块》知识点讲解 电源和电动势 【考纲要求】 1.掌握电源的定义、核心作用及常见分类，能准确区分直流电源与交流电源、恒压源与恒流源的特性，明确电源的能量转化形式。 2.理解电动势的物理意义，掌握电动势的定义、计算公式及单位，能区分电动势与路端电压的本质区别；掌握闭合电路欧姆定律中电动势与路端电压、内阻压降的关系，能进行电动势、路端电压、电源内阻的相关计算。 3.能结合电路分析电源的工作状态，解决实际电路中与电源、电动势相关的简单计算和分析问题。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 电源的基本概念与分类 1.电源的定义：能将其他形式的能（化学能、机械能、光能等）转化为电能的装置，是电路中提供电能的核心元件。 2.电源的核心作用：为闭合电路提供持续的电势差（电压），使电路中形成持续的电流。 3.电源的常见分类 ￮按输出电流性质分：直流电源（输出大小/方向不随时间变化，如干电池、蓄电池、直流稳压电源）、交流电源（输出大小/方向随时间周期性变化，如市电、交流发电机）。 ￮按输出特性分：恒压源（输出电压恒定，与外电路无关，如干电池）、恒流源（输出电流恒定，与外电路无关，如光电池恒流模块）。 4.高频易错点 ￮恒压源的电压不受外电路电阻变化影响，电流随外电路改变；恒流源的电流不受外电路电阻变化影响，电压随外电路改变。 ￮电源的能量转化是其他形式能→电能，用电器是电能→其他形式能，二者不可混淆。 【练习题】 一、单项选择题 1.下列装置中，不属于电源的是（） A. 干电池 B. 蓄电池 C. 电阻器 D. 直流稳压电源 2.电源的核心作用是（） A. 消耗电能 B. 为电路提供持续电势差 C. 改变电路电阻 D. 控制电路通断 3.下列属于直流电源的是（） A. 家庭市电 B. 交流发电机 C. 手机锂电池 D. 高压交流输电电源 4.恒压源的特性是（） A. 输出电压随外电路电阻增大而增大 B. 输出电压恒定，与外电路无关 C. 输出电流恒定，与外电路无关 D. 输出电压随外电路电阻减小而增大 5.下列电源中，将机械能转化为电能的是（） A. 干电池 B. 蓄电池 C. 水力发电机 D. 太阳能电池 6.恒流源的输出电流特点是（） A. 随外电路电阻增大而减小 B. 随外电路电阻减小而增大 C. 与外电路电阻无关，保持恒定 D. 始终为0 7.家庭电路中的220V电源属于（） A. 直流恒压源 B. 交流恒压源 C. 直流恒流源 D. 交流恒流源 8.关于电源的能量转化，说法正确的是（） A. 电能转化为化学能 B. 其他形式能转化为电能 C. 电能转化为机械能 D. 电能转化为光能 9.下列电源中，将太阳能转化为电能的是（） A. 柴油发电机 B. 干电池 C. 太阳能光伏板 D. 蓄电池 10.下列关于电源的说法，错误的是（） A. 电源是电路中提供电能的装置 B. 没有电源，闭合电路中不会有持续电流 C. 电阻器也可以作为电源使用 D. 直流电源输出的电流方向不变 二、填空题 1.电源是将__________的能转化为电能的装置。 2.电源的核心作用是为闭合电路提供__________，维持电路中有持续的电流。 3.按输出电流性质，电源可分为__________电源和__________电源。 4.干电池、蓄电池属于__________电源，家庭市电属于__________电源。 5.恒压源的输出__________保持恒定，与外电路电阻无关。 6.恒流源的输出__________保持恒定，与外电路电阻无关。 7.水力发电机将__________能转化为电能，太阳能电池将__________能转化为电能。 8.手机锂电池在充电时是用电器，将电能转化为__________能；放电时是电源，将__________能转化为电能。 9.实验室常用的LM7805属于__________电源，输出恒定5V直流电压。 10.没有电源的闭合电路中，__________（选填“会”或“不会”）有持续的电流。 三、综合题 1.请区分恒压源和恒流源的核心特性，并举例说明生活中常见的恒压源和恒流源各1个。 2.分析电路中电源和电阻器的能量转化形式，说明二者的本质区别。 3.某电路中接入直流恒压源（输出3V），当外电路电阻由2Ω变为4Ω时，求电路中的电流变化量。 4.某恒流源输出电流为0.5A，当外电路电阻为5Ω时，求恒流源的输出电压；若外电路电阻变为10Ω，输出电压又为多少？ 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.B 3.C 4.B 5.C 6.C 7.B 8.B 9.C 10.C 二、填空题 1.其他形式 2.持续的电势差（或电压） 3.直流；交流 4.直流；交流 5.电压 6.电流 7.机械；太阳（光） 8.化学；化学 9.直流恒压 10.不会 三、综合题 1.恒压源：输出电压恒定，与外电路无关，电流随外电路改变；举例：干电池。恒流源：输出电流恒定，与外电路无关，电压随外电路改变；举例：太阳能恒流发电模块。 2.电源：将其他形式的能转化为电能，是电路的供能装置；电阻器：将电能转化为内能，是电路的耗能装置；二者本质区别是能量转化的方向相反。 3.由欧姆定律I=U/R，I1=3V/2Ω=1.5A，I2=3V/4Ω=0.75A，电流变化量ΔI=1.5A−0.75A=0.75A。 4.由U=IR，U1=0.5A×5Ω=2.5V；U2=0.5A×10Ω=5V。 考点2 电动势的概念及相关计算 1.电动势的物理意义：描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，电源转化电能的本领越强。 2.电动势的定义：非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功，用符号E表示。 3.核心公式 ￮定义式：（W为非静电力做的功，单位J；q为电荷量，单位C；E单位V）。 ￮闭合电路欧姆定律表达式：（U为路端电压，即电源两端的实际电压，单位V；I为电路中的总电流，单位A；r为电源的内阻，单位Ω；Ir为电源的内阻压降）。 4.电动势的特性：电动势是电源本身的固有属性，只与电源的材料、结构有关，与外电路的通断、电阻大小无关。 5.高频易错点 ￮电动势≠路端电压：电动势是电源的固有属性，路端电压是电源两端的实际电压，随外电路变化；当外电路开路时，I=0，E=U（开路电压等于电动势）。 ￮公式E=U+Ir中，Ir是电源内阻消耗的电压，不可忽略（除题目明确说明“电源为理想电源，内阻不计”）。 【练习题】 一、单项选择题 1.描述电源转化电能本领大小的物理量是（） A. 电压 B. 电流 C. 电动势 D. 电阻 2.电动势的定义式为E=W/q，其中W表示（） A. 静电力做的功 B. 非静电力做的功 C. 电场力做的功 D. 安培力做的功 3.关于电动势的单位，正确的是（） A. 焦耳（J） B. 库仑（C） C. 伏特（V） D. 安培（A） 4.闭合电路中，电动势的表达式E=U+Ir中，U表示（） A. 电源内阻压降 B. 路端电压 C. 外电路总电压 D. 内电路总电压 5.下列关于电动势的说法，正确的是（） A. 电动势与外电路电阻有关 B. 外电路开路时，路端电压等于电动势 C. 外电路短路时，电动势为0 D. 电动势随电路中电流增大而增大 6.某电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω，电路中的总电流为2A，则电源的路端电压为（） A. 2V B. 3V C. 4V D. 5V 7.理想电源的特点是（） A. 电动势为0 B. 内阻为0 C. 路端电压为0 D. 输出电流为0 8.当外电路的电阻增大时，闭合电路中电源的路端电压将（） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 9.非静电力把2C的正电荷从电源负极移到正极做了6J的功，则该电源的电动势为（） A. 1V B. 2V C. 3V D. 6V 10.某电源开路时的电压为5V，说明该电源的电动势为（） A. 0V B. 5V C. 小于5V D. 大于5V 二、填空题 1.电动势的物理意义是描述电源__________的本领大小。 2.电动势的定义式为__________，闭合电路中电动势的表达式为。 3.电源的电动势是其固有属性，只与电源本身有关，与__________无关。 4.闭合电路中，Ir表示电源的__________，其大小与电路中的电流和电源内阻有关。 5.当外电路开路时，电路中的电流I=__________，此时路端电压U=__________。 6.某电源电动势为4.5V，内阻为1Ω，当电路电流为1A时，电源的内阻压降为__________V，路端电压为__________V。 7.非静电力把电荷量q=1C的电荷从电源负极移到正极做功W=5J，则电源电动势E=__________V。 8.理想电源的内阻r=__________，此时路端电压U=__________。 9.当外电路短路时，路端电压U=，电路中的电流I=__________（用E、r表示）。 10.某闭合电路中，路端电压为6V，内阻压降为2V，则该电源的电动势为__________V。。 三、综合题 1.已知非静电力把5C的正电荷从电源负极移到正极做了10J的功，求该电源的电动势；若将2C的负电荷从正极移到负极，非静电力做的功为多少？ 2.某电源电动势为6V，内阻为0.4Ω，闭合电路中外电路总电阻为2.6Ω， 求： （1）电路中的总电流； （2）电源的路端电压； （3）电源的内阻压降。 3.某闭合电路中，当外电路电阻为4Ω时，电路电流为1A，路端电压为4V；当外电路电阻变为2Ω时，电路电流为1.5A，求该电源的电动势和内阻。 4.某电源开路时电压为3V，接入2Ω的外电阻后，路端电压为2.8V，求：（1）电源的内阻；（2）电路中的电流；（3）若再并联一个2Ω的电阻，路端电压变为多少？ 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.B 3.C 4.B 5.B 6.A 7.B 8.A 9.C 10.B 二、填空题 1.将其他形式的能转化为电能 2.W/q；U+Ir 3.外电路 4.内阻压降 5.0；E 6.1；3.5 7.5 8.0；E 9.0；E/r 10.8 三、综合题 1.由；非静电力做功与电荷正负无关，。 2.（1）总电阻，；（2）路端电压；（3）内阻压降。 3.由，列方程组：，解得，。 4.（1）开路电压，，由，；（2）电路电流；（3）并联后外电阻，总电流，路端电压。 【真题演练】 1.【2024 真题・选择题 6】有源二端网络如图 4 所示，端电压U和端电流I关系如表 1 所示。在二端网络两端接入 100Ω 电阻，该电阻获得功率为（） A.1W B.10W C.25W D.50W 答案：C 解析：有源二端网络的等效电源电动势（开路电压），内阻；接入电阻，电阻获得功率。 2.【2017真题·选择题2】一个电源分别接上2Ω和8Ω的电阻时，两个电阻消耗的电功率相等，则电源的内阻为（） A.1Ω B.2Ω C.4Ω D.8Ω 答案：C 解析：设电源电动势为E，内阻为r，电阻消耗功率P=I2R=Er+R2R；由P1=P2得Er+22×2=Er+82×8，约去E2化简得2r+22=8r+82，即r+82=4r+22，开方得r+8=2r+2，解得r=4Ω。 3.【2020真题·综合题35】图17(a)是研究电源输出功率P跟外电路电阻R关系的实验电路，将蓄电池串联定值电阻$$R_0$$看作等效电源，已知，实验数据如下。求该等效电源的。（ ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $