2020-03-11 15:55:02

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电磁学
电磁学
编辑分类
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。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,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补偿。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。电源区之外的那部分导体回路中所消耗的能量,直接来源于导体中的电磁场,但是这时电磁场的能量仍然来自电源。

基本信息

  • 中文名

    电动势

  • 外文名

    Electromotive Force

  • 学科

    物理

  • 符号

    E(ε)

  • 单位

    伏特(V)

  • 应用

    电路、电学问题 ,物理                        

折叠 编辑本段 基本介绍

电动势是表示电源特征的一个物理量,电源中非静电力对电荷作功的能力,称为电动势,在数值上等于非静电力把单位正电荷从电源低电位端b经电源内部移到高电位端a所作的

电动势的大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极,经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功,则电动势大小为

E=W/q

电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极,即与电源两端电压的方向相反。

折叠 编辑本段 工作原理

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,称电源的电动势(E)。它的单位即伏特(V)

折叠 编辑本段 计算公式

E=W/q (E为电动势)

E=U+Ir=IR+Ir

(U为外电路电压,r电源内阻,R为外电路电阻集总参数)

折叠 编辑本段 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。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。这种力一定会维持。

折叠 编辑本段 相关介绍

折叠 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与电荷量的比值;而电势差则表示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与电荷量的比值。它们是完全不同的两个概念。

注意:虽然电动势与电势差(电压)有区别,但电动势和电势差一样都是标量。

对于产生电动势的东西直接与平行板连接的情况,电动势就等于平行板两极之间的电势差。

折叠 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。

折叠 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,电路端电压大于电动势。

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