电动势
电动势
4.物理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ义:由上式可知,在电源内部,非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功。
5.区别:电动势与电势差(电压)是容易混淆的两个概念。前面已讲过,电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功;而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。它们是完全不同的两个概念。
6.闭合电路欧姆定律:电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压,是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的,而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。它的变化规律服从含源电路的欧姆定律,其数学表达式为:
U=E-Ir
式中U为路端电压,Ir为电源的内电压,也叫内压降。对于确定的电源来说,电动势E和内电阻r都是一定的,从上式可以看出,路端电压U跟电路中的电流有关系。电流I增大时,内压降Ir增大,路端电压U就减小;反之,电流I减小时,路端电压U就增大。
但是不能认为路端电压一定小于电动势。在电源被充电时,电源内部的电流是从电源正极流向负极,内压降的方向与电动势的方向相反,电源的电动势是反电动势,这时路端电压等于电动势与内压降之和,即U=E+Ir,路端电压大于电动势。
8.《教学参考资料》初中物理第二册
电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中,电动势常用δ表示。电动势的单位和电压的单位相同,也是伏。
7.可变电路:在电源放电的情况下,当外电路中没有反电动势时,路端电压U=IR(R是外电路的总电阻)。根据含源电路的欧姆定律可得I=E/(R+r),即电流I的大小随外电阻R而变化。因此,路端电压U也随外电阻R而变化。R增大时,I减小,U增大;R减小时,I增大,U减小。当外电路断开时,R变为无限大,I变为零,内压降Ir也变为零,这时路端电压等于电源的电动势。
电磁感应中的电动势
电磁感应中的电动势
电磁感应中的电动势是指在闭合线路中产生的电势差,也称为感应
电势。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场的磁通量发生变化时,闭合
线路中会产生电动势。
电动势的大小与磁通量变化的速率成正比,方
向则由电流的方向决定。
电动势的计算公式为:
ε = -dΦ/dt
其中,ε表示电动势,dΦ表示磁通量的变化量,dt表示时间的变化量。
负号表示电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
在恒定磁场中,当闭合线路与磁场的相对运动引起磁通量的变化时,会产生感应电动势。
这是电磁感应实验的基础,常见的应用有发电机
和变压器等。
电动势
第二章恒定电流第2节电动势只有创造,才是真正的享受,只有拚搏,才是充实的生活。
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。
4.理解电源内阻。
重、难点1.电动势的概念,对电动势的定义式的应用。
2.电池内部能量的转化;电动势概念的理解。
自主学习1.电源是通过力做功把其他形式的能转化为电能的装置。
2.电电动势在数值上等于把1C的正电荷在电源内部从极移送到极所做的功;电动势E表示为E=;单位是,符号是;电动势由电源中决定,跟电源的体积无关,也跟外电阻无关。
3.电源内部也是由组成的,所以也有电阻,这个电阻叫做电源的。
同步导学1.电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。
在电池中,非静电力的作用是化学作用,它把化学能转化为电能;在发动机中,非静电力的作用是电磁作用,它使机械能转化为电能。
2.电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领;电动势在数值上等于非静电力把1C 正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功;电动势由电源中非静电力的性质决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关。
3.电池的参数(1)电动势是电池的重要参数,电动势取决于电池正负极材料及电解液的化学性质,跟电池的大小无关。
(2)电池的容量是电池放电时能输出的总电荷量,通常以安培小时或毫安小时为单位。
(3)电池的内阻指电源内部导体对电源的阻碍作用,它在使用过程中变化较大,对同种电池来说,体积越大,电池的容量越大,内阻越小。
例1.下面是对电源电动势概念的认识,你认为正确的是()A .同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化B.1号干电池比7号干电池大,但电动势相同C.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领,电源把其他形式的能转化为电能越多,电动势就越大D .电动势、电压和电势差虽名称不同,但物理意义相同,所以单位也相同解答 B例2.下图是两个电池外壳上的说明文字某型号进口电池某型号国产电池RECHARGEABLESTANDARD CHARGE15h at 50mA(KR-AA)600mAhRECHARGEABLESTANDARD CHARGE15h at 60mA (例2)上述进口电池的电动势是______V.上述国产电池最多可放出______mAh的电荷量;若该电池平均工作电流为0.03 A,则最多可使用_____h.解答:(1);600;20要点归纳要点一正确理解电源的作用电源在电路中的作用可与生活中抽水机的作用类比便于理解.图2-2-2(1)如图2-2-2所示,水池A、B的水面有一定的高度差,若在A、B之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,从水池A运动到水池、B之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流.但若在水池A、B间连一台抽水机,将水池B中的水抽到水池A 中,保持A、B之间的高度差,从而在水管中就有源源不断的水流了.电源在电路中的作用就是不断地将流到负极的正电荷搬送到正极,从而保持正负极间有一定的电势差,电路中便有持续的电流.(2)从能量转化的角度来看,当水由A池流入B池时,由于重力做功,水的重力势能减少转化为其它形式的能.如图2-2-2所示,当抽水机将B中的水抽到A中的过程中,要克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的势能.同理在电源内部如图2-2-3所示,由于存在由正极指向负极的电场,当把正电荷由负极搬运到正极的过程中,就要有非静电力作用于电荷来克服静电力做功,使电荷的电势能增加,即从能量转化来看.电源是把其它形式的能转化为电能的装置.图2-2-3要点二常见的几种电池实验室和日常生活中用得最多的电池是化学电池,各种化学电池基本上是由电解质溶液和插在其中的正、负电极组成.正、负电极用不同的金属或者碳棒制成.圆筒形干电池是一种广泛使用的电源,用氯化铵作电解质.这种电池按体积大小有多种规格,电动势都是 V.层叠电池也是一种干电池,它由多个电池组合而成,电动势较高.碱性电池的外形和电动势与干电池一样,但改用强碱性物质氢氧化钾或氢氧化钠做电解质,容量比同体积的干电池大得多,常用在小型录音机、照相闪光灯等耗电荷量大的用电器中.钮扣式氧化银电池体积小,可用于电子表、便携式计算器等.它的正极是氧化银,负极是锌,电解液是氢氧化钾溶液.该电池的电动势为 V.可再充电的电池叫二次电池,镍氢电池、锂离子电池等都是二次电池.常用在移动电话、手提电脑等需要重新充电的用电器中.铅蓄电池也是一种二次电池,它的负极是铅板,正极是涂了一层过氧化铅的铅板,电解液是硫酸溶液.它的电动势是2 V.硅光电池是一种将光能转化为电能的电池.这种电池性能稳定,使用寿命长.在人造卫星上常用硅光电池做电源.目前硅光电池的成本较高,能量转换效率较低,这限制了它的使用范围.疑难解答电压与电源电动势如何区别典例剖析一、电动势的理解【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答案AC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本领大小的物理量,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.二、电池的各种参数【例2】阅读相关课本的内容,说一说电池的几个重要参数:电动势、容量、内阻的不同特点,并结合生活中的电池,加深对电源的认识.答案(1)电动势:反映电池将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,由电池中非静电力的特性决定(如正、负极材料,电解液的化学性质),与电池的体积无关,也与外电路无关.(2)容量:电池放电时能输出的总电荷量,通常以安培小时(A·h)或毫安小时(mA·h)做单位.例如,15 A·h的蓄电池充电后以1.5 A电流为用电器供电,大约可以工作10 h.电池的容量与放电状态也有关系,同样的电池,小电流、间断性放电就比大电流、连续放电的容量大.(3)电池还有一个重要参数是电池内的电阻,即内阻,电池的内阻在使用过程中变化较大.对同一种电池来说,体积越大,电池的容量越大,内阻越小.自我检测1.导体中电流I的表达式为I=nqSv,其中S为导体的横截面积,n为导体每单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷所带的电荷量,v是( )A.导体运动的速率 B.电流传导速率C.自由电荷定向移动的速率 D.电子热运动速率2.下列说法中不正确的是( )A.导体中有电荷运动就形成电流 B.电流的方向一定与负电荷的定向移动方向相反C.对于导体,只要其两端有电压就有电流 D.国际单位制中电流的单位是安3.在电解液中,若5 s内向相反方向通过两极间面积为0.5 m2的某横截面的正、负离子的电荷量各为5 C,则电解液的电流为________ A.4.以下说法中正确的是( )A.在外电路和电源内部,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5.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6.一般干电池的电动势为 V,说明电池内非静电力每移动1 C的电荷做功________ J,其电势能________(填“增加”或“减少”),是________能转化为________能的过程.7.移动电话中的锂电池电动势为 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8.关于电源,下列说法正确的是( )A .当电池用旧之后,电源的电动势减小,内阻增大B .当电池用旧之后,电源电动势和内阻都不变C .当电池用旧之后,电动势基本不变,内阻增大D .以上说法都不对1.答案 C 解析 从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度,还与导体的横截面积有关,故选C.电荷的定向移动形成电流,这个定向移动的速率都是电流微观表达式I =nqSv 中的v .2.答案 A3.答案 2解析 电解液中正负离子沿相反方向定向运动形成的电流方向是相同的,所以q 应为正、负离子电荷量绝对值之和.故I =q t =5×25A =2 A. 4.答案 D 解析 在电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加,引出了电动势的概念,来描述非静电力做功的本领,而静电力移动电荷做正功的过程使电势能减少,故D 正确.5.答案 BD6.答案 增加 其他形式 电 解析 根据W =qE ,在电源内部正极比负极高 V 的电势,E = V ,所以W =qE =1× J = J .非静电力搬运电荷做正功,也就是克服静电力做功,因此电势能增加,是其他形式的能转化为电能的过程,对电池来说消耗的是化学能.电动势是表征电源特征的物理量,不同材料的电源电动势可以不相同,但原理都是相同的.7.答案 J 解析 W =qE ,q =It所以W =EIt =×10×10-3×100=8.解析 电池用旧之后,电动势不变,但是内电阻变得很大.答案 C。
电动势及其应用
电动势及其应用1. 电动势的定义与性质电动势(Electromotive Force,简称EMF)是指单位正电荷沿闭合回路移动时,从电源内部获得的能量。
电动势的大小等于非静电力做的功与电荷量的比值,其单位为伏特(V)。
电动势具有以下性质:(1)电动势是电源本身的属性,与电源的体积、形状、位置等无关。
(2)电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向正极。
(3)电动势与外电路无关,但实际电压(路端电压)会因外电路的存在而小于电动势。
(4)电动势与电源内部的非静电力做功有关,非静电力越强,电动势越大。
2. 电动势的计算公式电动势的计算公式为:[ = ]其中,( W ) 为非静电力做的功,( q ) 为通过电路的电荷量。
另一种常见的电动势计算公式为:[ = -_{S_1}^{S_2} d ]其中,( ) 为电场强度,( S_1 ) 和 ( S_2 ) 为电路的两个端点。
3. 电动势的种类电动势可分为以下几种:(1)直流电动势:电动势大小和方向不随时间变化的电动势。
(2)交流电动势:电动势大小和方向随时间变化的电动势。
(3)脉冲电动势:短时间内电动势迅速变化的电动势。
(4)交直流混合电动势:同时含有直流和交流成分的电动势。
4. 电动势的应用电动势在生活和科学研究中有着广泛的应用,以下列举几个典型实例:4.1 电源电源是电动势最直接的应用,如干电池、铅酸电池、锂离子电池等,它们的电动势分别为1.5V、2V、3.7V左右。
电动势为电子设备提供了稳定的电能,使得各种电子仪器得以正常工作。
4.2 电动机电动机是利用电动势将电能转化为机械能的装置。
根据电动势的性质,电动机的转子会沿着电动势的方向旋转。
电动机在工业生产、交通运输、家庭电器等领域有着广泛的应用。
4.3 电解电解是利用电动势在溶液中分解物质的过程。
例如,电解水可以得到氢气和氧气,电解食盐水可以得到氢氧化钠、氢气和氯气。
电解技术在化工、冶金、电镀等行业中具有重要意义。
电动势定义
电动势定义1.电动势:electromotiveforce(emf)电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差,叫做电动势,简称电势。
用字母E表示,单位是伏特。
在电路中,电动势常用符号&delta表示。
2.原理:电动势是描述电源性质的重要物理量。
电源的电动势是和非静电力的功密切联系的。
所谓非静电力,主要是指化学力和磁力。
在电源内部,非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功,这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。
非静电力所做的功,反映了其他形式的能量有多少变成了电能。
因此在电源内部,非静电力做功的过程是能量相互转化的过程。
电源的电动势正是由此定义的,即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值,称电源的电动势。
3.公式:E=W/qE=-U4.物理意义:由上式可知,在电源内部,非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功。
5.区别:电动势与电势差(电压)是容易混淆的两个概念。
前面已讲过,电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功;而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。
它们是完全不同的两个概念。
6.闭合电路欧姆定律:电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压,是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。
电源的电动势对一个固定电源来说是不变的,而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。
它的变化规律服从含源电路的欧姆定律,其数学表达式为:U=E-Ir式中U为路端电压,Ir为电源的内电压,也叫内压降。
对于确定的电源来说,电动势E和内电阻r都是一定的,从上式可以看出,路端电压U跟电路中的电流有关系。
电流I增大时,内压降Ir增大,路端电压U 就减小;反之,电流I减小时,路端电压U就增大。
7.可变电路:在电源放电的情况下,当外电路中没有反电动势时,路端电压U=IR(R是外电路的总电阻)。
根据含源电路的欧姆定律可得I=E/(R+r),即电流I的大小随外电阻R而变化。
物理学中的电动势的基本概念
物理学中的电动势的基本概念电动势(EMF)是指某个电源在回路中产生的电压差,用于驱动电流在回路中流动的能力。
这种现象在各种电子设备中都有应用,从电池到发电机,电动势都是提供能量的关键因素。
本文将探讨电动势的基本概念。
电动势的定义电动势的定义是一个电源驱动电流通过回路时,电源对电荷单位质量做的功,通常用符号“E”表示。
电源由内部化学反应、机械发电机或其他能够创造电动势的装置提供。
电动势与电压的区别电动势与电压,常常被用于描述电源的能量特性。
尽管它们经常被视为相同的现象,但它们是不同的。
电压是电荷分布之间的电位差,它是由电源提供的电动势和周围电荷分布造成的电场共同作用的结果。
因此,电动势可以看作是驱动电流通电路所需的电势差的源头。
电动势和磁场的关系电动势还可以通过与磁场相互作用产生。
这个过程被称为磁电感应。
当可移动的电荷在磁场中移动时,磁场对电子实施力,能够产生电动势。
这种现象被广泛用于发电场合,例如水力发电机、风力发电机和核反应堆的发电机。
法拉第定律:法拉第定律规定了通过回路中的磁通量改变所产生的电动势的大小。
此法律是磁电感应产生电动势的基础,是电磁学历史上的标志性成果。
电动势的单位电动势的单位是伏特(V),它表示一个电源每个电荷单位质量所做的功。
在电学中,电动势通常被用来指代电池产生的电势差。
在国际系统中,一伏特被定义为当1千克质点在1秒钟内沿电势差为1伏特的方向运动时获得的动能。
结论电动势是电子领域中的关键概念。
它提供了不同类型的电子设备所需的能量。
今天,电动势已经成为许多行业的标准单位。
探究电动势的基本概念可以帮助人们更好地理解各种电子设备的工作原理,进一步推动电子技术的发展。
2.2电动势
电动势精讲年级:高中 科目:物理 类型:同步 制作人:黄海辉 知识点:电动势一、对电动势的理解1.电动势的物理意义:反映电源把其他形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小,电动势越大,电路中每通过1 C 电荷量时,电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多.2.电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.常用干电池的电动势为1.5 V ,意味着将1 C 正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中,有1.5 J 的化学能转化成了电能.3.电动势是标量,但为研究问题的方便,常认为其有方向,规定其方向为电源内部电流的方向,即在电源内部由电源负极指向正极.二、公式E =W q的理解和应用 1.公式E =W q是电动势的定义式,是比值法定义的物理量,E 的大小与W 、q 无关. 2.由公式E =W q变形可知W =qE ,因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量,就可以计算非静电力做功的大小,即把其他形式的能转化为电能的多少.例1 (多选)关于电动势E 的说法中正确的是( )A.电动势E 的大小,与非静电力所做的功W 的大小成正比,与移送电荷量q 的大小成反比B.电动势E 是由电源本身决定的,跟电源的体积和外电路均无关C.电动势E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D.电源的电动势越大,非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多答案 BC解析 电动势是一个用比值定义的物理量,与这两个相比的项没有关系,而是由电源本身决定的,是表征其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.电动势大,移送的电荷量不一定多.故选B 、C.例2 一节干电池的电动势为1.5 V ,这表示( )A.电池中每通过1 C 的电荷量,该电池能将1.5 J 的化学能转变成电势能B.该电池接入电路工作时,电池两极间的电压恒为1.5 VC.该电池存储的电能一定比电动势为1.2 V 的电池存储的电能多D.将1 C 的电子由该电池负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.5 J 的功答案 A解析 电动势大小表示电池中每通过1 C 的电荷量,电池将其他形式的能量转化为电势能本领的大小,并非表示电池内部储存的能量大小,故选项A 正确,C 错误;电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小,故选项B 错误;电动势为1.5 V ,表示电池内部非静电力将1 C 的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小,故选项D 错误.例3 由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组,对一电阻供电.电路中的电流为2 A ,在10 s 内电源做功为180 J ,则电池组的电动势为多少?从计算结果中你能得到什么启示?答案 9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和解析 由E =W q及q =It 得 E =W It =1802×10V =9 V =1.5×6 V 故可得出:串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和.例4 将电动势为3 V 的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4 V ,当电路中有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.答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J解析 由电动势的定义可知,在电源内部非静电力每移送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,静电力移送电荷做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.(1)W =Eq =3×6 J =18 J ,电源中共有18 J 其他形式的能转化为电能.(2)W 1=U 1q =2.4×6 J =14.4 J ,外电路中共有14.4 J 的电能转化为其他形式的能.(3)W 2=W -W 1=3.6 J ,内电路中有3.6 J 电能转化为其他形式的能.电动势E =W q 和电压U =W q的区别 电动势E =W q 是电动势的计算式,其中W 为非静电力做的功;电压U =W q为电压的计算式,其中W 为静电力做的功.两者的单位虽然相同,但表示的意义不同;电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领,表征电源的性质;电压就是电势差,即电路(电场)中两点电势的差值,反映电场能的性质.知识点拓展:(1)如图1,水池A 、B 的水面有一定的高度差,若在A 、B 之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,A 、B 之间的高度差很快消失.在这种情况下,水管中只有一个短暂水流.怎样才能保持A 、B 之间的高度差,在A 、B 之间形成持续的水流呢?(2)如图2所示,电源在电路中的作用相当于抽水机的作用,它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极,从而保持正、负极有稳定的电势差,维持电路中有持续的电流.电源是通过什么力做功实现这个功能的?图1 图2(3)对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动,分析它们的能量转化情况.答案 (1)需要加一个抽水机,把水池B 中的水抽到水池A 中.(2)通过非静电力做功.(3)①当水由A 池流向B 池时重力做正功,减少的重力势能转化为其他形式的能;在电源外部,电场力对正电荷做正功,减少的电势能转化为其他形式的能;②当抽水机将B 中的水抽到A 的过程中,要克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的重力势能;在电源内部,要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功,将其他形式的能转化为电荷的电势能.精练年级:高中科目:物理类型:同步知识点:难度:中等总题量:10题预估总时间:30min一、选择题(1题为单选题,2~6题为多选题)1.下列说法中正确的是()A.在外电路和电源内部,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答案 D2.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,电势能增加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动时,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移到正极时,移送的电荷量越多答案AC解析电源是将其他形式的能转化为电势能的装置,是通过电源内部的非静电力做功来完成的,所以,非静电力做功,电势能就增加,因此选项A正确.电源的电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电势能本领的物理量.电动势在数值上等于移送单位电荷量的正电荷所做的功,不能说非静电力做功越多,电动势越大,也不能说电动势越大,移送的电荷量越多,所以选项C正确,选项B、D错误.3.电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处,我们可以将电势能类比于重力势能,如图1所示,下列说法正确的是()图1A.可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做功相类比B.可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做功类比C.可以将电流通过灯泡时电流做功与重力对球做功类比D.可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比答案BC解析将电势能类比重力势能,电流通过灯泡做功,电势能减少,可类比重力做功,重力势能减少.非静电力做功,电势能增加,可类比人抛球对球做功,球重力势能增加,故B、C 正确.4.下列说法中正确的是()A.同一型号干电池,旧电池比新电池的电动势小,内阻大,容量小B.电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内非静电力的功率C.1号干电池比5号干电池的电动势小,容量大D.当通过同样的电荷量时,电动势为2 V的蓄电池比电动势为1.5 V的干电池提供的电能多答案AD解析同种型号的旧电池比新电池的电动势略小,内阻略大.但不同型号的干电池相比较,电动势相同而容量不同,故选项A正确,选项C错误;电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领的物理量,它等于非静电力移送单位电荷量所做的功,非静电力功率的表达式为EI,故选项B错误,选项D正确.5.太阳能电池已经越来越多地应用于我们生活中,有些太阳帽前安装的小风扇就是靠太阳能电池供电的.可以测得某太阳能电池可产生0.6 V的电动势,这表示()A.电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池把0.6 J的太阳能转变为电能B.无论接不接入外电路,太阳能电池两极间的电压都为0.6 VC.太阳能电池在1 s内将0.6 J的太阳能转变为电能D.太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)将化学能转化为电能的本领小答案 AD解析 电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功,即把太阳能转化为电能的多少,而不是在1 s 内转变的电能.电动势越大,将其他形式的能转化为电能的本领越大.故A 、D 对,C 错;电源在不接入电路时,两极间的电压大小等于电动势大小,故B 错.6.如图2为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的是( )图2A.该电池的容量为500 mA·hB.该电池的电动势为3.6 V ,内阻为0C.该电池在工作时的电流为500 mAD.若电池以10 mA 的电流工作,可用50小时答案 AD解析 电池上的3.6 V 表示电动势,但该电池的内阻不为零,故B 错;该电池在工作时的电流很小,远小于500 mA ,故C 错;500 mA·h 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 mA·h =t ×10 mA ,得t =50 h ,所以A 、D 选项正确.二、非选择题7.有一铅蓄电池,当移动1 C 电荷时非静电力做功是2 J ,该铅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解析 由电动势公式E =W q =21 V =2 V ,所以电动势为2 V.由E =W q变形得到W =qE ,q =It , 所以W =ItE =0.2×10×60×2 J =240 J ,所以供电10 min ,非静电力做功为240 J.8.近年来,国产手机在手机市场上占有的份额越来越大.如图3所示是某公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明.图3(1)该电池的电动势是多少?(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少?(3)每次完全放电过程中,该电池将多少其他形式的能转化为电能?答案 (1)3.7 V (2)14.58 mA (3)9 324 J解析 (1)由题图可以读得该电池的电动势为3.7 V .(2)由题图知该电池的容量为700 mA· h ,所以I =q t =700 mA·h 48 h≈14.58 mA. (3)转化的电能为ΔE 电=W =E ·q=3.7×700×10-3×3 600 J =9 324 J. 9.国家大力推广节能环保汽车,电动汽车是许多家庭的首选.已知电动汽车的电源是由30组蓄电池串联组成的,当正常行驶时,电路中的电流为5 A ,在10 min 内电源做功1.8×105 J ,则这组蓄电池的总电动势是多少?每组的电动势为多少?答案 60 V 2 V解析 电源移送电荷量为:q =It =5×10×60 C =3 000 C ,这组蓄电池的总电动势为:E =W q =1.8×1053 000V =60 V 每组的电动势为:E 1=E n =6030V =2 V . 10.铅蓄电池的电动势为2 V ,一节干电池的电动势为1.5 V ,将铅蓄电池和干电池分别接入电路,两个电路中的电流分别为0.1 A 和0.2 A.试求:两个电路都工作20 s ,电源所消耗的化学能分别为多少?哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大?答案 4 J 6 J 铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大解析 对于铅蓄电池的电路,20 s 内通过的电荷量为q 1=I 1t =2 C ,对于干电池的电路,20 s 内通过的电荷量为q 2=I 2t =4 C.由电动势的定义式得电源消耗的化学能分别为W1=q1E1=4 J,W2=q2E2=6 J.电动势越大,电源把其他形式的能转化为电能的本领越大,故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大.:。
电动势知识点总结
电动势知识点总结电动势是电动力的一种表现形式,是指单位正电荷在电路中移动时所获得的电能的变化率。
在电路中,电动势是电能和电荷之间的转换,它将电能转换为正电荷的能量,使得正电荷产生电流,从而实现电路中的电能输送。
本文将从电动势的定义、计算公式、特点及应用等方面对电动势进行详细的介绍和总结。
一、电动势的定义电动势是指单位正电荷在电路中移动时所获得的电能的变化率,通俗来讲,电动势可以理解为单位正电荷穿过电路的两端时所具有的能量差。
电动势的定义离不开电源和电场的概念,电源是提供电荷运动所需能量的装置,而电场则是电荷间相互作用的力场。
在电路中,电动势是由电源产生的,电源通过转换其他形式的能量,如化学能、机械能等,最终形成电流,从而实现电路中的电能输送。
电源的电动势决定了电流的大小和方向,是电路中的驱动力,没有电动势,电路中就无法产生电流。
二、电动势的计算公式1. 理想电源的电动势计算公式对于理想电源,其内部电阻为零,可以等效为一个纯电动势源。
理想电源的电动势计算公式可以通过欧姆定律推导得到:\[ \varepsilon = I \cdot R \]其中,\[ \varepsilon \] 表示电源的电动势,单位是伏特(V);I 表示电路中的电流,单位是安培(A);R 表示电路的电阻,单位是欧姆(Ω)。
2. 非理想电源的电动势计算公式对于非理想电源,其内部电阻不为零,需要考虑电源的内部电阻对电路的影响。
非理想电源的电动势计算公式可以通过基尔霍夫电压定律推导得到:\[ \varepsilon = I \cdot r + IR \]其中,\[ \varepsilon \] 表示电源的电动势,单位是伏特(V);I 表示电路中的电流,单位是安培(A);r 表示电源的内部电阻,单位是欧姆(Ω);R 表示电路的外部电阻,单位是欧姆(Ω)。
3. 电动势与工作电压的关系在实际电路中,电动势通常表示电源的额定工作电压,即电源能够提供的最大输出电压。
电动势的定义与单位
电动势的定义与单位电动势(EMF)是电源驱动电荷在电路中流动的力量。
它可以简单地定义为单位正电荷在电路中所获得的能量。
在电路中,由于电子的流动引起了电势差,从而产生了电动势。
电动势的单位是伏特(Volt),常用符号是V。
它表示每单位电荷所获得的能量。
电动势的计算公式为:EMF = ε = ΔV其中,EMF表示电动势,ε表示电势差,ΔV表示电压变化。
电动势的定义可以通过弗朗克-赫兹实验来解释。
该实验利用光电效应,将光打在金属板上,从而释放出电子。
当金属板与一个外部电路连接时,电子就会在电路中移动。
电子受到电场的作用,从而形成了电势差,产生了电动势。
电动势在电路中扮演着重要的角色。
它是驱动电子流动的动力源,使电流得以产生。
电动势还可以用于说明电池的性能。
例如,电池的电动势表示了电池的释放能力,即电池能够提供的电能。
电动势高的电池可以提供更多的电能,电动势低的电池则提供较少的电能。
在电路中,电动势通常与内阻相关。
当电荷通过电源的内部电阻时,电动势会降低。
这是由于电阻的存在导致了能量损失。
因此,实际电动势要小于理论电动势。
电动势在物理学和工程学中具有广泛的应用。
在电子学中,电路中的各种元件如电容器、电感器和电阻器都与电动势有关。
在电力系统中,电动势是电能传输和转换的基础。
总之,电动势是电源产生的电压,驱动电子在电路中流动的力量。
它是单位正电荷所获得的能量,单位为伏特。
电动势在电路中起着重要的作用,是电流产生的动力源。
电动势的定义与单位对于理解和应用电路原理以及电池的性能具有重要意义。
电动势和磁动势公式
电动势和磁动势公式
电动势的公式
1、E=n*ΔΦ/Δt(普适公bai式){法拉第电磁感应定du 律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt磁通zhi 量的变化率}
2、E=BLVsinA(切割磁感线运动) E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中角A为v或L与磁感线的夹角。
{L:有效长度(m)}
3、Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4、E=B(L^2)ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
磁动势公式
一、F=Φ·Rm,Φ=B*S(S为与磁场方向垂直的平面的面积),Rm=L/μA(L表示磁路长度,A表示磁路横截面积)。
二、F = N·I,N表示线圈匝数,I表示线圈中的电流大小。
三、F = H·L,(H为磁场强度,与磁密度B和磁路材料等有关) L表示磁路长度。
公式一:作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量Φ与磁阻Rm的乘积。
公式二:通电线圈产生的磁动势 F 等于线圈的匝数 N 和线圈中所通过的电流 I 的乘积,也叫磁通势,磁动势F的单位是
安匝(AT)。
公式三:F是磁场强度H在磁路L上的积分。
感应电机的磁动势为:N-绕组匝数,单位为次数(turns) I-绕组中的电流,单位为安培 (A)
Φ-磁通量,单位为韦伯 (Wb)
Rm-磁路的磁阻,单位为安培/韦伯 (A/Wb)
公式一又被称为霍普金斯定律或磁路欧姆定律.。
电动势知识点
电动势一、电动势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。
公式:E=W/q (E为电动势)E=U+Ir=IR+Ir(U为外电路电压,r电源内阻,R为外电路电阻集总参数)方向:电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,即与电源两端电压的方向相反。
是标量2、物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。
它是能够克服导体电阻对电流的阻力,使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用。
3、单位:伏特V 1V=1J/C4、特点:电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积、形状无关,与是否联入电路及外电路的情况无关。
5、电动势是标量6、内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻r,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数7、电动势与电压的区别①电动势:W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能(或其它形式能),E表示移动单位正电荷消耗化学能(或其它形式能)反映电源把其它形式能转化为电能的本领。
②电压:W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势能,电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。
反映把电势能转化为其它形式能的本领。
电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值;电势差是表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。
它们是完全不同的两个概念。
电动势表征电源的性质,电势差表征电场的性质。
8、电动势的测量及大小:电源的电动势可以用测量。
测量的时候,电源不要接到电路中去,用电压表测量电源两端的电压,所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。
干电池用旧了,用电压表测量电池两端的电压,有时候依然比较高,但是接入电路后却不能使负载(收音机、录音机等)正常工作。
这种情况是因为电池的内电阻变大了,甚至比负载的电阻还大,但是依然比电压表的内电阻小。
电动势的单位符号
电动势的基本知识与应用电动势是一个物理概念,它表示一个电路元件供应电能的特性。
电动势源可以是电池、太阳能电池、发电机等,它们可以利用化学、热力学、机械或电磁的方式产生电动势,从而驱动电荷在电路中流动。
本文将介绍电动势的定义、符号、单位和生成机制,以及在物理学、数学和工程学中的一些应用。
1. 电动势的定义根据物理学的定义,电动势(英语:electromotive force,缩写为EMF)是指迁移正电荷于电动势源的内部路径,从负端点到正端点,抗拒电场所做的功每单位电荷。
用方程表达,E=−∫+−→E⋅d→l其中,E是电动势,→E是内部电场,d→l是微小线元素向量。
这个方程适用于任何形式的电动势源,无论是静止的还是运动的。
在一个呈开路状态的电动势源内部,由于没有电流流过,内部电场完全抵消了产生电动势的作用力,因此电动势与路端电压相等。
但在一个通电的闭路中,由于有内阻和负载存在,内部会有一定的能量损耗,因此路端电压会小于电动势。
根据欧姆定律,放电和充电时的关系分别为:E=V+IrE=V−Ir其中,V是路端电压,I是回路电流,r是内阻。
2. 电动势的符号和单位通常情况下,我们用希腊字母ϵ或E来表示电动势。
采用国际单位制(SI),就像其它能量每单位电荷的度量一样,电动势的单位是伏特(volt),等价于焦耳每库仑(joules per coulomb)。
采用厘米-克-秒制(CGS),电动势的单位是静伏特(statvolt),等价于尔格每静库仑(erg per statcoulomb)。
3. 电动势的生成机制不同类型的电动势源有不同的生成机制,主要可以分为以下几类:3.1 电化学反应这类电动势源利用了两种不同物质之间的化学反应来产生电动势。
例如,在一个伏特电池中,有两个不同金属(铜和锌)作为两个极板,浸泡在含有硫酸或盐酸等酸性溶液中。
由于两种金属对酸性溶液有不同的反应性,锌极板会比铜极板更容易被氧化而释放出正离子和自由电子。
电动势的计算公式
电动势的计算公式
1 电势
电势是指电荷在电场中所受力影响的势能,是保持电荷在电场中
耗散能量的因素。
电势用电位描述,单位为伏特(V),电势能让电荷
在电场中从低电势处湮没至高电势处,从而使电荷从低熵处,能量以
自由能形式耗散。
2 电动势
电动势是电势的另一种描述方法,它表示电荷之间的电动力。
电
动势的单位是伏特单位,用V来表示,电动势是由电荷的电荷量和间
隔距离决定的,它的大小和间隔的距离成反比,越远距离的两个电荷
间的电动势越小。
电动势是按照它们相对距离和电荷量计算的,其数
学表达式为:
U=k*Q1*Q2/r
其中,U表示电动势,k表示电力常数,Q1和Q2表示两个电荷的
电荷量,r表示它们之间的相对距离。
3 电动势的应用
电动势会产生电场,进而影响周围的物体,在实际应用中有许多,如磁阻电子镜头,光电传感系统等,其中,要使获取信号准确,需要
考虑电场的强弱,而电场的强弱又和电动势有直接的关系,所以,电
动势和它所产生的电场,在科技发展过程中起着重要的作用。
总之,电动势是一种常见的物理概念,其数学表达式是电力常数、电荷量、和电荷之间相对距离的函数,它产生的电场对多个领域有重
要的应用,为科学发展和社会的进步做出了不可磨灭的贡献。
电动势的公式
电动势的公式
电动势是一种物理概念,它是一种电场的特性,指的是一个点处的电势差,它可以用来描述一个电场中的电荷分布情况。
在给定的电场中,电势差的大小可以用一个物理量来表示,这个量就是电势。
电动势的定义是,电动势是一个点处的电势差,它可以表示在一个电场中,不同点处的电势之间的差异。
电场中,电势差的大小可以用电动势来表示,它是一个物理量。
电动势的公式可以用来表示电动势的大小,因为电动势的大小取决于电荷的数量和分布,因此,电动势的公式可以用来表示电荷数量和分布的情况。
公式表示:电动势=电荷/距离。
电动势公式的意义是,在一个点上,电动势的大小与电荷的数量和距离有关,因此,当电荷的数量增加或距离减少时,电动势也会增加,反之亦然。
电动势公式在物理学中有重要的意义,它可以用来描述电荷分布情况,从而帮助研究电场的特性。
通过研究电动势公式,我们可以更好地理解电场的特性,从而更有效地利用它来解决实际问题。
电动势是一个重要的物理概念,它的定义是:电动势是一个点处的电势差,它可以表示电荷分布情况。
电动势公式可以用来表示电荷
数量和分布的情况,它也可以帮助我们理解电场的特性,从而更有效地利用它来解决实际问题。
电动势基本单位
电动势基本单位电动势(Electromotive Force,简称EMF)是电源对电荷进行推动的能力的度量。
它是电路中电势差的源头,也是电能转化为其他形式能量的起点。
电动势的基本单位是伏特(Volt),符号为V。
电动势的概念最早由意大利科学家奥维多·德·伏特提出。
他通过实验发现,当两个不同金属的接触点形成闭合电路时,电荷会在电路中发生流动。
伏特将这种现象称为电势差,并将其与重力作用相类比。
他将电动势定义为单位正电荷在电路中完成一次闭合循环所获得的能量。
在现代物理学中,电动势的定义有所扩展。
它不仅仅可以由金属接触点产生,还可以通过其他方式实现。
例如,化学电池通过化学反应将化学能转化为电能,并提供电动势驱动电荷流动。
太阳能电池则利用光能转化为电能,产生电动势推动电流。
电动势的大小与电源的特性有关。
理想电源的电动势在闭合电路中始终保持恒定,不会随着电流的变化而改变。
而实际电源的电动势会受到内阻等因素的影响,导致电动势有所下降。
这也是为什么实际电路中电压会有损失的原因。
电动势的计量单位是伏特,1伏特等于1焦耳/库仑。
这意味着当电势差为1伏特时,单位正电荷在电路中完成一次闭合循环时会获得1焦耳的能量。
伏特的单位名称来源于意大利物理学家亚历山大·伏特,以表彰他在电学研究中的贡献。
在电路中,电动势的作用类似于液压系统中的压力。
它推动电荷在电路中流动,从而实现电能的传输和转化。
电动势还可以用于驱动电子器件的工作,如电灯、电脑、手机等。
在工业生产中,电动势也被广泛应用于电动机、发电机等设备中。
电动势是电学中一个重要的概念,它揭示了电荷流动的动力学原理。
通过研究电动势,我们可以深入理解电路中能量转化的过程,为电力工程和电子技术的发展提供理论基础。
同时,电动势的概念也与电磁感应、电化学等领域有着密切的关联。
电动势作为电路中的基本概念,是电荷流动的推动力量。
它的基本单位是伏特,用于度量电源对电荷进行推动的能力。
电动势和电流的公式
电动势和电流的公式
平均电动势:E=ΔΦ/Δt
最大电动势:E=n*B*S*ω
有效值:为最大值的(1/√2)倍。
求电流:I=E/R(R为电路总电阻),与上式是“一一对应”的。
因为电流是由“电动势产生”的。
E=BLV是计算"瞬时电动势"的,E与V成正比。
电磁感应里:
1、计算平均电动势的通式:E=n△φ/△t n是线圈匝数,△φ/△t磁通量变化率。
2、导体杆垂直切割磁感线杆两端的电动势E= BLv。
3、杆旋转平面与磁场垂直两端的电动势E=BL^2ω/2 ω指杆的角速度。
4、线圈在磁场中绕垂直磁场的的轴转动产生交流电的通式:E=NBSωsinωt,中性面开始计时或E=NBSωcosωt,线圈平面平行磁场开始计时。
电流的三个公式:
1、欧姆定律
I=U/R。
U:电压,V。
R:电阻,Ω。
I:电流,A。
2、全电路欧姆定律
I=E/(R+r)。
I:电流,A。
E:电源电动势,V。
r:电源内阻,Ω。
R:负载电阻,Ω。
3、并联电路,总电流等于各个电阻上电流之和I=I1+I2+…In。
简述电动势
简述电动势电动势是电流产生的推动力,是衡量电源的电能转化能力的物理量。
电动势的概念在电路中起着重要的作用,它是理解电路工作原理和分析电路性能的基础。
在电路中,电动势的作用类似于水泵,它可以提供电子流动所需的动力。
电动势的单位为伏特(V),通常用符号“E”表示。
电动势是由电源提供的,例如电池、发电机等。
当电源连接到电路中时,电动势会产生一个电场,使得电子在电路中流动。
电动势的大小取决于电源的特性。
对于一个恒定的电源,其电动势是不变的。
而对于一个交流电源,其电动势随着时间的变化而变化。
电动势的大小可以通过测量电路中的电压来确定。
电压是电荷在电场中所受到的力的量度,可以通过电压表或示波器等仪器测量。
电动势的方向是沿着电流的流动方向。
当电荷从电源的负极流向正极时,电动势的方向与电流方向相同;当电荷从正极流向负极时,电动势的方向与电流方向相反。
电动势与电流之间存在着一定的关系,即欧姆定律。
根据欧姆定律,电动势等于电流乘以电阻。
这意味着电动势越大,电流也会越大;而电阻越大,电流则会越小。
电动势在电路中的应用非常广泛。
它可以用来驱动电子设备,如电灯、电视等。
在电动机中,电动势可以提供足够的动力来使电机转动。
在发电机中,电动势可以将机械能转化为电能。
除了在传统的电路中,电动势还在其他领域中有着重要的应用。
例如,在化学反应中,电动势可以用来驱动反应进行。
在光伏电池中,太阳能的光能可以转化为电能。
电动势是电流产生的推动力,是电源的电能转化能力的度量。
它在电路中起着重要的作用,可以驱动电子流动,并且与电流、电压和电阻有着密切的关系。
了解电动势的概念和特性对于理解电路工作原理和分析电路性能是非常重要的。
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对论的结论,美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙
线中μ子的数量,结果与狭义相对论预言完全一致.
t
v 1 c
2
l l0
v 1 c
2
当两个参考系的相对 速度可与光速相比时,时 间与空间的相对性才比较 明显.
狭义相对论的结论已经完全得到证实,实际上它已经 成为微观粒子研究的基础之一.
A.飞船正前方的观察者看到这一光速为1.5c B.飞船正后方的观察者看到这一光速为0.5c C.在垂直飞船前进方向上的观察者看到这一光速是c D.在任何地方的观察者看到的光速都是c 解析 根据狭义相对论的假设(2),真空中的光速相对于不同的惯性参考系
都是相同的,即在任何地方的观察者看到的光速都是 c,A、B错误,C、
(2)狭义相对论的时空观认为不是同时发生的.
四、长度的相对性(尺缩效应)
y y′
S l0
O′
S′
l
v
x′
O
x
2
l l0
v 1 c
结论:一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时 的长度小
注意:经典的时空观认为,一条杆的长度不会因为观察者是 否与杆做相对运动而不同。而狭义相对论认为“动尺变短”, 且尺缩效应只发生在相对运动的方向上,但垂直于杆的运动 方向上,杆的长度不变。
入相应的数据解得:l=100× 1-0.62 km=80 km.
例3
π+介子是一种不稳定粒子,平均寿命是2.6×10-8 s(在自己
的参考系中测得). (1)如果此粒子相对于实验室以0.8c的速度运动,
那么在实验室参考系中测量的π+介子的寿命多长?
(2)π+介子在衰变前运动了多长距离?
解析 (1)π+介子在实验室中的寿命为
Δt=
-8 2.6 × 10 Δτ -8 s. = s ≈ 4.3 × 10 2 v2 1 - 0.8 1-c
(2)该粒子在衰变前运动的距离为
x=vΔt=0.8×3×108×4.3×10-8 m=10.32 m.
课堂要点小结
三、“同时”的相对性
车厢上和地面上的观察者,看到匀速运动车厢中央的闪光到达前后车厢的 先后是不一样的. 车上的观察者,以车厢为参考系,认为车厢是惯性系,光向前后传播的速 度相同,车厢中央的闪光同时到达车厢的前后壁; 站台上的观察者,以地面为参考系,认为地面也是惯性系,闪光相对地面 向前后传播的速度相同,但在光传播过程中,车厢前进了一段距离,则闪 光先到车厢后壁。
典型的就是光速的问题。
光速恒定的特性,与运动的相对性原理(速度合成法则) 之间产生了矛盾,即光和电磁波的运动不服从经典的相对 性原理. 但是1887年迈克尔逊—莫雷实验证明光速的测量结果 与光源和测量者的相对运动无关,不论光源和观察者做怎 样的相对运动,光速都是恒定的.即与参照系无关。
v
光速= c
第15章 相对论简介 15-1 相对论的诞生 1这一
理论形成于17世纪,在以后的两个多世纪里,牛顿力学对科 学和技术的发展起了巨大的推动作用,同时自身也得到了很 大发展。但是,进入20世纪,物理学研究的领域开始深入到 了微观高速领域,这时人们发现牛顿力学在这些领域不再适 用。物理学的发展要求对牛顿力学以及某些长期认为是不言 自明的基本观念作出根本性的变革,物理学需要一场革命!
20世纪初诞生的相对论和量子力学就是这场从经典物理
向近代物理变革的标志
一、经典的相对性原理
1.惯性系:牛顿运动定律成立的参考系 相对于一个惯性参考系做匀速直线运动的另一个参考系也 是惯性系 问题:在一艘大船密闭的船舱里,你能否通过观察自由释放
的小球的运动判断大船是静止还是在匀速行驶?
不能.因为不论大船是静止还是匀速行驶,观察到小球的运动 都是相同的,而且都要落在释放点的正下方.
光速= c v
为了解决经典相对性原理解释电磁规律的矛盾,爱因斯坦、 庞加莱等人提出了两个假设: 二、狭义相对论的两个基本假设 1.狭义相对性原理:在不同的惯性参考系,一切物理规律都 是相同的 2.光速不变原理:真空中的光速在不同的惯性参考系中是相 同的,光速与光源、观察者间的相对运动没有关系。 在两个假设的基础上,爱因斯坦建立了一套完整的理论—— 狭义相对论
2.经典(伽利略)相对性原理 (1)力学规律在任何惯性系中都是相同的; (2)在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个 惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动; (3)任何惯性系都是平权的。 但是19世纪中叶,人们在研究与物体运动有关的电磁现象 时,发现在电磁现象的规律不符合经典的相对性原理,其中最
七、相对论的时空观 牛顿经典物理学的绝对时空观:物理学的空间与时间是
绝对分离没有联系的,脱离物质而单独存在,与物质的运动
无关。 狭义相对论认为:有物质才有时间和空间,空间和时间 与物体的运动状态有关。
例1
假设有一天某人坐在 “ 神舟”号飞船上,以0.5c的速度遨游太空,当他 )
打开一个光源时,下列说法正确的是(
D正确.
答案 CD
例2
地面上长 100 km 的铁路上空有一火箭沿铁路方向以 30
km/s 的速度掠过,则火箭上的人看到铁路的长度应该为多少? 如果火箭的速度达到0.6c,则火箭上的人看到的铁路的长度又
是多少?
解析
当火箭速度较低时,长度基本不变,还是 100 km.当 v2 1 - c 代
火箭的速度达到 0.6c 时, 由相对论长度公式 l=l0
六、时空相对性的实验验证 根据狭义相对论,时间在运动中 会进行的比较缓慢,也就是说, 在空间中高速移动的时钟,比固 定于地面上的时钟走得慢.
1971年,科学家将铯原子钟放在喷气式飞机中作环球飞行,
然后与地面的基准钟对照.实验结果与理论预言符合的很好.这 是狭义相对论的第一次宏观验证. 早在1941年,科学家通过对宇宙线的观测证实了狭义相
理解:
①自然规律不仅包括力学规律,还包括电磁学规律等其他所有 的物理学规律; ②强调真空中的光速不变指大小既不依赖于光源或观察者的运 动,也不依赖于光的传播方向。
在经典物理学中,如果两个事件在一个参考系中 看来是同时的,在另一个参考系中看来也一定是同 时的,但是,如果接受爱因斯坦的两个假设,我们 会得出“同时是相对的”这样一个结论.
结论: 1.对于匀速运动的火车上同时发生的两个事件,对于地面观 察者不同时(关键:在各个参考系中光速都为c) 2.地面上同时发生的两个事件,对于匀速运动火车上的观察 者也是不同时的(关键:相对运动) 在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件,在另一个 惯性系中观察时: (1)经典的时空观认为一定是同时发生的.
五、时间间隔的相对性(动钟变慢效应) 高速列车的车厢上安装的墨水罐,每隔一定时间滴出一滴墨水, 车上的人测得,在t1`、t2`两个时刻墨水在地面形成P、Q两个墨 点,车上与墨水罐相对静止的观察者测得的时间间隔为 Δτ= t2`- t1` 地面观察者测得的时间间隔为
Δt= t2 - t1
由于长度的相对性,结合 l l0
t v 1 c
2
v 1 c
2
可得:
t
v 1 c
2
(1) 经典的时空观:某两个事件,在不同的惯性系中观察,它们的时间间 隔总是相同的. (2)狭义相对论认为“动钟变慢”:在相对运动的参考系中观测,事件变化过 程的时间间隔变大了,这叫做狭义相对论中的时间膨胀.