如何定義電源電動(dòng)勢大小?
簡單的講,電源電動(dòng)勢是指單位正電荷從電池的負(fù)極到正極由非靜電力所作的功。其數(shù)值也可以描述為電池內(nèi)各相界面上電勢差的代數(shù)和。
即電子運(yùn)動(dòng)的趨勢,能夠克服導(dǎo)體電阻對電流的阻力,使電荷在閉合的導(dǎo)體回路中流動(dòng)的一種作用。這種作用來源于相應(yīng)的物理效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng),通常還伴隨著能量的轉(zhuǎn)換,因?yàn)殡娏髟趯?dǎo)體中(超導(dǎo)體除外)流動(dòng)時(shí)要消耗能量,這個(gè)能量必須由產(chǎn)生電動(dòng)勢的能源補(bǔ)償。如果電源電動(dòng)勢只發(fā)生在導(dǎo)體回路的一部分區(qū)域中,就稱這部分區(qū)域?yàn)殡娫磪^(qū)。電源區(qū)中也存在著電阻,稱為電源的內(nèi)阻。電源區(qū)之外部分導(dǎo)體回路中所消耗的能量,直接來源于導(dǎo)體中的電磁場,但是這時(shí)電磁場的能量仍然來自電源。
在電源內(nèi)部,非靜電力把正電荷從負(fù)極板移到正極板時(shí)要對電荷做功,這個(gè)做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動(dòng)勢的本質(zhì)。非靜電力所做的功,反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部,非靜電力做功的過程是能量相互轉(zhuǎn)化的過程。
電源電動(dòng)勢的大小等于非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極,經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力(電源力)把正電荷量q從負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功跟被移送的電荷量的比值。
如:電動(dòng)勢為6伏說明電源把1庫正電荷從負(fù)極經(jīng)內(nèi)電路移動(dòng)到正極時(shí)非靜電力做功6焦。有6焦的其他其形式能轉(zhuǎn)換為電能。
擴(kuò)展資料
不同電源非靜電力的來源不同,能量轉(zhuǎn)換形式也不同。
化學(xué)電動(dòng)勢(干電池、鈕扣電池、蓄電池等)的非靜電力是一種切割磁場而產(chǎn)生電動(dòng)勢。
與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用,電動(dòng)勢的大小取決于化學(xué)作用的種類,與電源大小無關(guān),如干電池?zé)o論1號、2號、5號電動(dòng)勢都是1.5伏。產(chǎn)生化學(xué)電動(dòng)勢的電池稱為化學(xué)電池或電化電池,例如:銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液。
感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢(發(fā)電機(jī))。發(fā)電機(jī)的非靜電力起源于磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用,即洛倫茲力。
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:只要穿過回路的磁通量發(fā)生了變化,在回路中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生。而實(shí)際上,引起磁通量變化的原因不外乎兩條:其一是回路相對于磁場有運(yùn)動(dòng);其二是回路在磁場中雖無相對運(yùn)動(dòng),但是磁場在空間的分布是隨時(shí)間變化的,將前一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢稱為動(dòng)生電動(dòng)勢,而后一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢稱為感生電動(dòng)勢。
電源電動(dòng)勢大小測量方法
使用電壓表
電源的電動(dòng)勢可以用電壓表測量。測量的時(shí)候,電源不要接到電路中去,用電壓表測量電源兩端的電壓,所得的電壓值就可以看作等于電源的電動(dòng)勢。如果電源接在電路中,用電壓表測得的電源兩端的電壓就會(huì)小于電源的電動(dòng)勢。這是因?yàn)殡娫从袃?nèi)電阻。
使用電位差計(jì)
當(dāng)有限電流通過時(shí),在電池內(nèi)阻上要產(chǎn)生電位降,從而使得兩極間的電位差較電池電動(dòng)勢要小。因此,只有在沒有電流通過電池時(shí)兩電極間的電位差才與電池電動(dòng)勢相等。在精確測量時(shí),不能直接用伏特計(jì)來測量一個(gè)電池的電動(dòng)勢,就是因?yàn)槭褂梅赜?jì)時(shí)必須使有限的電流通過回路才能驅(qū)動(dòng)指針旋轉(zhuǎn),所得結(jié)果必然不是電池的電動(dòng)勢,而只是電池兩極間的路端電壓。
一般采用補(bǔ)償法測電池的電動(dòng)勢,常用的儀器為電位差計(jì)。電位差計(jì)是按照對消法測量原理而設(shè)計(jì)的一種平衡式電壓測量儀器。它與標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)等相配合,成為電壓測量的基本儀器。
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