电源电动势课件VIP

电源电动势

非静电力：提供能量使电荷从低电位——高电位电源

在外电路上：维持恒定电压，在电场力作用下正电荷从电源正极——负极在电源内部在非静电力作用下正电荷克服静电力从电源负极——正极在闭合电路中，静电场力E+非静电力K使电荷运动形成一个闭合电流线。

电动势定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功标量

方向：电源内部负——正与外电路是否接通无关有时无法区分电源内外，如涡旋电场

电源内

电源内部

电流密度电源的电动势、内阻和路端电压路端电压

外电路上电场力做功沿电源内部积分闭合电路欧姆定律

I=0,内阻电势降落为0，U=

外电路开路或电势得到补偿r=0,无论电流沿什么方向，是否为0，U=

电压恒定——理想电压源任一电源可以看成理想电压源串联一个内阻r外阻上电势降内阻上电势降电源的功率

闭合电路的电源所提供的总功率

什么情况下输出功率最大？

电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比负载电阻越大，效率越高

要求获得最大输出功率与电源效率高不能同时满足（输变电路；无线电设备）恒定电路与恒定电场p297定性理解：电荷分布场强分布电流场恒定电流满足恒定条件通过任意闭合面的电流通量为零物理图象：电流线连续性地穿过闭合曲面所包围的体积，不能在任何地方中断，永远闭合曲线。恒定电路中静电场的作用电流场中，决定电场的电荷如何分布？

在没有非静电力的地方，均匀导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面或分界面上

证明：均匀导体——

与（x,y,z)无关

0“有体电流但无体电荷密度”，如何理解？非均匀导体内部有电荷

恒定情况下电力线和电流线必须与导体表面平行若均匀导线中，电流线不与导体表面平行

导线表面电荷的积累而产生一个派生电场E’E’与En

方向相反，达到平衡后，两者抵消导线内只剩下平行分量E||恒定情况下，恒定电场起什么作用？

保证电流的闭合性

非静电能转化为静电势能电势能转化为热能结论：电流分布由电场决定，电场由电源和分布于导线表面及内部不均匀处的电荷产生决定电路中电流分布均匀导线联接电路瞬间，电路中的电流从

0——

I的过程是一个从非恒定向恒定过渡的过程

温差电形成温差电动势的非静电力与热现象有关

汤姆孙效应及电动势

因温度不均匀引起的热扩散——等效于一种非静电力类似气体分子热运动，自由电子从高温端向低温端扩散宏观上等效于一个非静电力——K导致电荷迁移在导体两端，有电荷积累——E，反抗KE+K＝0，达到平衡瞬间完成——吸热汤姆孙系数(T)~10-5V/ºC此电流过程K作正功吸热——转化成电势能此电流过程K作负功电势能降低——放热

汤姆孙效应是热——电转换效应可逆（不同于焦耳热）

(T)与材料的性质有关

用同种金属，只依靠汤姆孙电动势，也不能在闭合回路内建立恒定电流。

佩尔捷效应及其电动势

密度不均匀引起的电子扩散——等效于一种非静电力吸热——

K作正功电势能提高放热——

K作负功电势能降低在单一温度下只依靠珀耳帖电动势不能在闭合回路内建立恒定电流

温差电动势

闭合回路是由两种金属A、B组成的，接头1、2温度分别为T1，T2

在接头1、2两处形成了佩尔捷电动势大小不等在金属A和B内分别形成的汤姆孙电动势的大小也不相等——温差电动势

温差电动势存在于整个闭合回路上，在它的推动下，闭合回路中形成恒定电流

电动势存在于整个闭合回路应用

温差电偶（如图）主要用于测量温度优点是，测量范围广受热面积和热容量都可以做得很小，可测量微小的温度变化或微小的热量半导体的温差效应

金属中的温差电动势约为0一10

V／

C

半导体中同样存在着以上三种效应，而且更为显著，常为几百

V／

C

，甚至达到几mV／

C

温差电堆——发电

半导体的佩尔捷效应较强，可用于致冷(使电流反向)