第二章 2　电动势-人教版高中物理选修3-1讲义

2电动势一、电源与非静电力做功1.非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加.特例：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)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电能，在电源外部，电场力做正功，电能转化为其他形式的能.3.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1C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1C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1.5V，意味着将1C正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中，有1.5J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、电源的参数——电动势和内阻1.电动势(1)电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值.(2)定义式：E＝eq\f(W,q).单位：伏特(V)(3)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量.(4)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，跟外电路无关.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.4.公式E＝eq\f(W,q)的理解和应用(1)公式E＝eq\f(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＝eq\f(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.5.电动势E＝eq\f(W,q)和电压U＝eq\f(W,q)的区别电动势E＝eq\f(W,q)是电动势的计算式，其中W为非静电力做的功；电压U＝eq\f(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.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2将电动势为3V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C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.3一台发电机用0.5A的电流向外输电，在1min内将180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A.6VB.360VC.120V D.12V4如图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()A.该电池的容量为500mA·hB.该电池的电动势为3.6V，内阻为0C.该电池在工作时的电流为500mAD.若电池以10mA的电流工作，可用50小时5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5A，在10min内电源做功1.8×105J，则这组蓄电池的总电动势是多少？每组的电动势为多少？2电动势1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.2答案(1)18J(2)14.4J(3)3.6J解析由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1C电荷，有3J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＝3×6J＝18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能.(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外电路中共有14.4J的电能转化为其他形式的能.(3)W2＝W－W1＝3.6J，内电路中有3.6J电能转化为其他形式的能.3答案A解析q＝It，E＝eq\f(W,q)＝eq\f(W,It)＝eq\f(180,0.5×60)V＝6V.4答案AD解析电池上的3.6V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500mA，故C错；500mA·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500mA·h＝t×10mA，得t＝50h，所以A、D选项正确.5答案60V2V解析电源移送电荷量