高中物理第二章恒定电流第2节电动势教学案人教版11

第2节 电动势

一、电源在电路中的作用┄┄┄┄┄┄┄┄①

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，非静电力的作用是电磁作用，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。

[注意] 正确理解非静电力和静电力

(1)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。

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。

(2)静电力：又称库仑力，是静止带电体之间的作用力，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。

①[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(×)

二、电动势和内阻┄┄┄┄┄┄┄┄②

1．电动势

(1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值叫电源的电动势。

(2)公式：E ＝W q

。

(3)单位：伏特，用符号“V”表示。

(4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大。

(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把1C 的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。

(6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。

(7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关。

2．电源的内阻及电池的容量

(1)电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数。

(2)电池的容量：

①定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。 ②特点：电池的容量与放电状态有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。(3)对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小。

[注意]

(1)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1 C 正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1 C 的正电荷所增加的电势能。

(2)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。电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同。例如，蓄电池的电动势为2 V ，表明在蓄电池内移送1 C 的电荷时，可以将2 J 的化学能转化为电能。

②[填一填]

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 时间，电源所消耗的化学能分别为________和________，________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 时间内通过的电荷量为q 1＝I 1t ＝2 C ；对于干电池的电路，20 s 时间内通过的电荷量为q 2＝I 2t ＝4 C 。由电动势的定义式E ＝W q

得电源消耗的化学能分别为W 1＝q 1E 1＝4 J ，W 2＝q 2E 2＝6 J 。因为E 1>E 2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。

答案：4 J 6 J 铅蓄电池

[典型例题]

例1.以下说法中正确的是( )

A．在外电路中和电源内部，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少，非静电力移动电荷做功电势能增加

[解析] 在电源内部，电荷受到的非静电力大于静电力，非静电力将正电荷从电源负极运送到正极，并将其他形式的能转化为电势能；在电源外部，正电荷受静电力作用从电源正极移动到负极，并将电势能转化为其他形式的能，A、B、C错误，D正确。

[答案] D

[点评] 静电力与非静电力做功的区别

非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等。

[即时巩固]

1．关于电源的说法不正确的是( )

A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场

B．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极

C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极

D．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能

解析：选A 无论电源内部还是外部，电场都是由正极指向负极，故A错；在外部电路中，负电荷靠电场力由

负极流向正极，而内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与

移动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极，在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能，故B、C、D正确。

1.电源电动势与电势差的区别和联系