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电动势的基本概念详述

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人教版选修3-1的第二章节介绍的是恒定电路,其中介绍了一个新的物理量,电动势。

【高三的学生一定要明白,首先讲到电动势的并不是电磁感应,而是恒定电路的内容;电动势是描述电源最重要的物理量。】

这个物理量和静电场中的电势、电势差相似,却不同。

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什么是电动势呢?我们规定,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,称之为电动势。

这种作用来源于相应的物理效应或化学效应,通常还伴随着能量的转换,一般总是出现在电源中的。

对电源来说,我们定义电源的电动势:等于单位电荷量运行一个回路过程中所做的总功的大小。

电动势的公式描述:E=W/q (E为电动势)【注意,q是参与回路流动的总电荷数量,而不是某个小球带电的多少。】

电动势大表示什么意思?同样流过1个单位的电荷,不同的电源做功的能力是不同的。举例如下:

(1)一个1.5v的电源,表示的意思就是流过1C的电荷,电源做功为1.5J。

(2)一个20v的电源,表示的意思就是流过1C的电荷,电源做功为20J。

因为电流在导体中(超导体除外)流动时要消耗能量,这个能量必须由产生电动势的能源(电池)补偿。

我们还可以借助后面的闭合电路欧姆定律来理解。

如果电动势只发生在导体回路的一部分区域中,就称这部分区域为电源区。电源区中也存在着电阻,称为电源的内阻。

整个回路中:E=U+Ir=IR+Ir;

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。也就是说,电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力。

后面,我们还会学到电磁感应电动势,与这里的电动势在本质上是相同的,只不过它不是一个电源,而是一根导体棒的运动产生类似电源的电流回路。我们称由于(导体棒等运动而产生的)磁通量变化,在回路中产生的电动势为电磁感应电动势,简称感应电动势,也是用符号E来标书;与电源电动势的符号一直,可意义大不相同。

参考文献

电磁感应定律http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437834.html

 

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