高中物理第二章恒定电流第2节电动势教学案新人教版选修

第2节 电_动_势

1．电动势与电压的单位都是伏特，但二者意义不同，电

动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小

的物理量，电动势的大小仅取决于电源本身。

2．电动势的定义式为E ＝W q

，电动势和内阻是电源的两

个重要参数。

3．干电池的电动势一般为1.5 V ，不同型号的干电池内

阻不同，容量也不同。

一、电源在电路中的作用

1．非静电力

(1)定义：非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极(正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力，这种非静电力做的功，使电荷的电势能增加。

(2)在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。

2．电源

(1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

(2)不同的电源，非静电力做功的本领不同，这是由电源本身性质决定的。

二、电源的电动势和内阻

1．电动势 (1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小。

(2)大小：在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。即E ＝W 非q

。 (3)单位：伏特(V)。

(4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关。

(5)常用电池的电动势

干电池铅蓄电池锂电池锌汞电池

1.5 V 2 V 3 V或3.6 V 1.2 V

2．内阻：电源内部导体的电阻。

3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。

1．自主思考——判一判

(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加。(√)

(2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少。(×)

(3)所有的电源，均是将化学能转化为电能的装置。(×)

(4)电动势在数值上等于一秒内非静电力所做的功。(×)

(5)电动势相同的电池，内阻也一定相同。(×)

(6)容量越大的电池，储存的化学能越多。(×)

2．合作探究——议一议

(1)电源中，非静电力的作用是什么？

提示：在电源中，非静电力做功，把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加，从而把其他形式的能转化为电势能。

(2)对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5 V，这说明了什么？

提示：电动势是描述电源属性的物理量，其大小决定于非静电力做功的性质，与电池体积无关，不同型号干电池只是容量不同。

对静电力和非静电力的理解

1．静电力即电场力，是静止带电体之间的作用力，如每一对静止的点电荷之间的静电力均可以用库仑定律去求解。

2．非静电力：除静电力之外，对电荷的运动起促进或阻碍作用的力，常见的有化学力、洛伦兹力、涡旋电场力等。

(1)如图2­2­1所示，在电源外部的电路里，自由电荷在电场力作用下移动，电场力做正功，电势能转化为其他形式的能；在电源内部自由电荷移动的方向与受到的电场力方向相

反，移送电荷的不再是电场力，叫做“非静电力”。非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能(消耗其他形式的能)。所以可以说：电源是通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的装置。

图2­2­1

(2)从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

(3)作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。

1．关于电源的说法，正确的是( )

A．电源向外提供的电能越多，表明电动势越大

B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时非静电力做的功

C．在电源内部，从正极到负极电势逐渐提高

D．在电源外部，从正极到负极电势逐渐提高

解析：选B 电源是把其他形式的能转化为电能的装置。在电源内部，非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能。在电源外部电场力做功，正极电势高于负极电势。电源提供的电能E电＝qE，既与电动势E有关，又与电荷量q有关，B选项正确。

2．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，所以能不断地定向移动形成电流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，正电荷能从负极到达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，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加

解析：选D 在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，正电荷受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确。

对电动势的理解

1．概念理解

(1)在不同电源中，非静电力做功的本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同，电动势大小也不同。

(2)电动势E 是标量，为了研究问题方便，规定电动势的方向为电源内部电流方向，即沿电源由负极指向正极。

(3)公式E ＝W q

是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与W 和q 无关，是由电源自身的性质决定的。

(4)电动势的大小：等于在电源的内部从负极到正极移送单位正电荷非静电力做功的数值。一定要注意必须是“单位正电荷”，而不是“任意电荷”。

2．电动势和电压(即电势差)的区别与联系

电压U 电动势E 物理意义 电场力做功，电能转化为其他形式的能

的本领，表征电场的性质 非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质

定义式

U ＝W q ，W 为电场力做的功 E ＝W q ，W 为非静电力做的功 单位

伏特(V) 伏特(V) 联系

电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值

[典例] (多选)如图2­2­2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2­2­2

A ．该电池放电时能输出的总电荷量为1 800 C

B ．该电池的电动势为3.6 V

C ．若电池以10 mA 的电流工作，可用50 小时

D ．若两块电池串联使用电动势仍为3.6 V