电动势

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　　1.电动势：electromotive force (emf)
　　
　　电动势[1]是一个表征电源特征的物理量。定义为把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所作的功。它是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。常用符号E（有时也可用ε）表示，单位是伏（V）。
　　2.原理：电动势是描述电源性质的重要物理量。电源的电动势是和非静电力的功密切联系的。非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力，并非泛指静电力外的一切作用力。 非静电力有不同的来源。在化学电池（干电池、蓄电池）中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用；在温差电源中，非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用；在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用，即洛伦兹力。变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力，但因其力线呈涡旋状，通常不用作电源，也难以区分内外。
　　在电源内部，非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功，这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质。非静电力所做的功，反映了其他形式的能量有多少变成了电能。因此在电源内部，非静电力做功的过程是能量相互转化的过程。电源的电动势正是由此定义的，即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称电源的电动势。
　　3.公式：E＝W／q （E为电动势）
　　4.物理意义：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。
　　5.区别：电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。前面已讲过，电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示非静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。它们是完全不同的两个概念。
　　6.闭合电路欧姆定律：电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。它的变化规律服从含源电路的欧姆定律，其数学表达式为：
　　U＝E－Ir
　　式中U为路端电压，Ir为电源的内电压，也叫内压降。对于确定的电源来说，电动势E和内电阻r都是一定的，从上式可以看出，路端电压U跟电路中的电流有关系。电流I增大时，内压降Ir增大，路端电压U就减小；反之，电流I减小时，路端电压U就增大。
　　7.可变电路：在电源放电的情况下，当外电路中没有反电动势时，路端电压U＝IR（R是外电路的总电阻）。根据含源电路的欧姆定律可得I＝E／（R＋r），即电流I的大小随外电阻R而变化。因此，路端电压U也随外电阻R而变化。R增大时，I减小，U增大；R减小时，I增大，U减小。当外电路断开时，R变为无限大，I变为零，内压降Ir也变为零，这时路端电压等于电源的电动势。
　　但是不能认为路端电压一定小于电动势。在电源被充电时，电源内部的电流是从电源正极流向负极，内压降的方向与电动势的方向相反，电源的电动势是反电动势，这时路端电压等于电动势与内压降之和，即U＝E＋Ir，路端电压大于电动势。
　　8.《教学参考资料》初中物理第二册
　　电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用δ表示。电动势的单位和电压的单位相同，也是伏。
　　电源的电动势可以用电压表测量。测量的时候，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中，用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中，电流通过内电阻r有内电压降，通过外电阻R有外电压降。电源的电动势δ等于内电压Ur和外电压UR之和，即δ=Ur+UR 。严格来说，即使电源不接入电路，用电压表测量电源两端电压，电压表成了外电路，测得的电压也小于电动势。但是，由于电压表的内电阻很大，电源的内电阻很小，内电压可以忽略。因此，电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。
　　干电池用旧了，用电压用测量电池两端的电压，有时候依然比较高，但是接入电路后却不能使负载（收音机、录音机等）正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了，甚至比负载的电阻还大，但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候，电池内电阻分得的内电压还不大，所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后，电池内电阻分得的内电压增大，负载电阻分得的电压就减小，因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用，应该在有负载的时候测量电池两端的电压。有些性能较差的稳压电源，有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大，也是因为电源的内电阻较大造成的。
　　9.电动势的走势
　　电源内部的非静电力把单位正电荷从电源负极经内电路移动到正极过程中做的功。电动势的符号是ε，单位是伏(V)。电源是一种把其他形式能转变为电能的装置。要在电路中维持恒定电流，只有静电场力不够，还需要有非静电力。电源提供非静电力，把正电荷从低电势处移到高电势处，非静电力推动电荷做功的过程，就是其他形式能转换为电能的过程。电动势是表征电源产生电能的性能的物理量。如：电动势为6伏说明电源把1库正电荷从负极经内电路移动到正极时非静电力做功6焦。有6焦的其他其形式能转换为电能。
　　当电源的外电路断开时，电源内部的非静电力与静电场力平衡，电源正负极两端的电压等于电源电动势。当外电路接通时，端电压小于电动势。
　　不同电源非静电力的来源不同，能量转换形式也不同。化学电动势(干电池、钮扣电池、蓄电池等)的非静电力是一种化学作用，电动势的大小取决于化学作用的种类，与电源大小无关，如干电池无论1号、2号、5号电动势都是1.5伏。发电机的非静电力是磁场对运动电荷的作用力。光生电动势(光电池)的非静电力来源于内光电效应。压电电动势(晶体压电点火、晶体话筒等)来源于机械功造成的极化现象。
　　10.反电动势
　　反电动势是指与电源的电动势方向相反的电动势。
　　正常工作的电动机线圈（接电源的）、变压器一次线圈产生的电动势，就是反电动势（又属于感应电动势）。这个电动势抵消电源的电动势绝大部分。电源电动势＝反电动势＋线路电阻×电流。
　　给电池充电时，电池的电动势也是反电动势，同样，电源电动势＝反电动势＋线路电阻×电流。