第二章 第2节 电动势

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[典题例析] 1.下列有关电动势的说法正确的是
(
)
A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通 过的电荷量成反比 B.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是电 源两极间的电压 C.非静电力做功越多,电动势就越大 D.E=W/q 只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大 小由电源内非静电力的特性决定
(2)×
(3)×
[跟随名师· 解疑难]
1.电源电动势与电势差的区别和联系
电势差 电动势 表示电场力做功将电能转 表示非静电力做功将其 意义 化为其他形式的能的本领 他形式的能转化为电能 大小 的本领大小
WAB W UAB= q , 数值上等于将 E= q ,数值上等于将单 定义 单位电荷量的正电荷从导 位电荷量的正电荷从电 体一端移到另一端电场力 源负极移到正极非静电 所做的功 力所做的功
答案:C
蓄电池
=2
W 公式 E= q 的应用
[典题例析] 2.将电动势为 3.0 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? [思路点拨] 由电动势的定义可知,在电源内部非静电力
W 解析:根据电动势的定义 E= q 非静电力移动 1 C 电荷量所做 的功 W=qE=1×2 J=2 J,由功能关系可知有 2 J 的化学能转 E电能 化为电能,A 正确,C 错误。电源两极的电势差(电压)U= q , W 而 E 电能=W,所以 U=E= q =2 V,B 正确。电动势是描述电 源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,E V>E 干电池=1.5 V,D 正确。
答案:(1)18 J
(2)14.4 J
(3)3wk.baidu.com6 J
[探规寻律] 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,不能认为静电力只在外电路做功,因电 源有内阻,在内电路上部分电能转化为内能,这要通过静电 力做功来实现转化。
电源在电路中的作用
[自读教材· 抓基础]
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。 (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。 [特别提醒] 在外电路中,静电力做功将电能转化为其他形
图 2-2-1
[跟踪演练] 电动势为 1.2 V 的计算器电池, 若在电路中用 1.2 s 时间移送 2 C 的电荷量,则: (1)电源把多少焦耳的其他形式的能转化为电能? (2)非静电力做功的功率多大?
解析:(1)W=Eq=1.2×2 J=2.4 J。 W 2.4 (2)P= t = W = 2 W。 1.2
答案:(1)2.4 J (2)2 W
[课堂双基落实]
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
体积 越大, (3)对同一种电池, 电池的容量 越大, 电池的内阻 越小。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(判一判)
(1)电动势在数值上等于一秒内非静电力所做的功。( (2)电动势相同的电池,内阻也一定相同。 (3)容量越大的电池,储存的化学能越多。 ( ( ) ) )
答案:(1)×
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。
(5)大小:从做功角度,其数值等于非静电力把 1 C 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。
电势差 单位 伏特(V) 电流流过电阻,电势降 落,沿电流方向为正, 逆电流方向为负
电动势 伏特(V)
正负
含义
一般地,在中学E取正值,
不讨论负电动势问题
决定 由电源及导体的电阻和
因素 连接方式决定 测量 将电压表并联在被测电 方法 路两端
仅由电源本身决定 将内阻很大的电压表并联于 电源两端,且外电路断开
理解·教材新知
第 二 章
知识点一
知识点二 命题点一 命题点二
第 2 节
把握·命题热点
应用·落实体验
课堂双基落实 课下综合检测
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。 W 2. 电动势的定义式为 E= q , 电动势和内 阻是电源的两个重要参数。 3.干电池的电动势均为 1.5 V,不同型号 的干电池内阻不同,容量也不同。
[跟踪演练] 铅蓄电池的电动势为 2 V,下列说法错误的是 ( )
A.电路中每通过 1 C 电荷量,电源把 2 J 的化学能转化为电能 B.铅蓄电池断开时其两极间的电压为 2 V C.铅蓄电池在 1 s 内将 2 J 的化学能转变成电能 D.铅蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池 (电动势 为 1.5 V)的大
(3)所有的电源,均是将化学能转化为电能的装置。(
答案:(1)√
(2)×
(3)×
[跟随名师· 解疑难]
1.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。 ①如图 2-2-1 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。
正电荷由高电 电源外部 电场力做 电势能转化为其 势处向低电势 正极→负极 正功 他形式的能 处运动 正电荷由低电 非静电力 电源内部 其他形式的能转 势处移到高电 对电荷做 负极→正极 化为电势能 势处 正功
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
关于电源的说法不正确的是
(
)
答案:D
[探规寻律] (1)电源的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, 即非静电力移送相同电荷量的电荷做功 越多,则电动势越大。 W (2)公式 E= q 中 W 为非静电力做的功, 而 E 的大小与 W、 q 无关。 (3)电源电动势的大小是由电源本身性质决定, 不同种类的 电源电动势的大小不同。
2.电源的连接 (1)n 个完全相同的电源串联:电源的总电动势 E 总=nE, 电源的总内阻 r 总=nr。 (2)n 个完全相同的电源并联:电源的总电动势 E 总=E,电 r 源的总内阻 r 总=n。 [特别提醒] W电 W F (1)电动势 E= q 与 U= q 及电场强度 E= q 等均采用比值 定义法。 (2)电压 U 计算时有正有负,而电动势 E 只能取正值。 (3)电源电动势和电场强度所用的符号相同,注意区分。
[思路点拨] 电源的电动势是由比值方法定义的,其含义与 W、q 无关,据此加以分析判断。
解析:电动势的关系式 E=W/q 是比值定义式而非决定式, 不能说和 W 成正比和 q 成反比,故 A 错误;虽然电动势的单位 跟电压的单位一致, 但电动势是和非静电力所做的功对应的物理 量,而电压是和静电力所做的功对应的物理量,故 B 错误;非静 电力所做的功多少还和移动的电荷量有关,故选项 C 错误;由 电动势的定义可知 D 选项正确。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
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
答案:A
电动势和内阻
[自读教材· 抓基础]
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。 W E= q (2)公式:_______ (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。
式的能,而在内电路中,非静电力做功将其他形式的能转化为电 能。电源被形象地比喻为“抽水机”。
2.电源与抽水机能量转化比较
抽 水 机 抽 水 电 源 供 电
抽水机外 A→B
水从高处流向 水的重力 重力势能转化为 低处 做正功 其他形式的能
抽水机作用 水从低处被运 抽水机对 其他形式的能转 下B→A 向高处 水做正功 化为重力势能
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。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(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。 ( ) )
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。
解析:(1)W=Eq=3.0×6 J=18 J,电源中共有 18 J 其他 形式的能转化为电能。 (2)W1=U1q=2.4×6 J=14.4 J,外电路中共有 14.4 J 电能 转化为其他形式的能。 (3)内电压 U2=E-U1=3.0 V-2.4 V=0.6 V,W2=U2q= 0.6×6 J=3.6 J, 内电路中共有 3.6 J 电能转化为其他形式的能。 也可由能量守恒定律求得 W2=W-W1=3.6 J。
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: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。
解析:电动势的大小由非静电力性质决定,与外电路及电池体积 无关,故 A 错,B 对;电动势在数值上等于搬运 1 C 电荷量把其 他形式的能转化为电能的数值,C 选项由于没确定多少电荷量, 所以不对; 电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领 的物理量,而电压是电势差的大小,D 错。
答案:B
对电动势概念的理解
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