电源电动势与电压的关系

电源电动势与电压的关系一、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E表示。单位是伏（V）。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跟被移送的电荷量的比值，则电动势大小为：。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。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。二、电压（voltage），也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特（V，简称伏），常用的单位还有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等。此概念与水位高低所造成的“水压”相似。需要指出的是，“电压”一词一般只用于电路当中，“电势差”和“电位差”则普遍应用于一切电现象当中。电压是电路中自由电荷定向移动形成电流的原因。电势差（电压差）的定义：电荷q在电场中从A点移动到B点，电场力所做的功WAB与电荷量q的比值，叫做AB两点间的电势差（AB两点间的电势之差，也称为电位差），用UAB表示，则有公式：其中，WAB为电场力所做的功，q为电荷量。同时也可以利用电势这样定义如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。在电路中提供电压的装置是电源。单位：电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。[1]1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1V=1J/C。强电压常用千伏(kV)为单位，弱小电压的单位可以用毫伏(mV)微伏(μv)。它们之间的换算关系是：1kV=1000V1V=1000mV1mV=1000μv三、两者区别电动势和电压虽然具有相同的单位，但它们是本质不同的两个物理量。（1）它们描述的对象不同：电动势是电源具有的，是描述电源将其他形式的能量转化为电能本领的物理量，电压是反映电场力做功本领的物理量。（2）物理意义不同：电动势在数值上等于将单位电量正电荷从电源负极移到正极的过程中，其他形式的能量转化成的电能的多少；而电压在数值上等于移动单位电量正电荷时电场力作的功，就是将电能转化成的其他形式能量的多少。它们都反映了能量的转化，但转化的过程是不一样的。（3）二者做功的力不同：电压是电场中两点间的电势差值,电场力在电场中移动单位正电荷所做的功就是电势差,即电压,W=UQ是电场力做的功,可见电压U是与电场力做功相联系的.电动势是反映电源非静电力做功这种特性的,它的数值大小等于电源非静电力从电源负极向正极移送单位正电荷所做的功.在化学电源中非静电力是与离子的溶解和沉淀过程相联系的化学作用;在温差电源中非静电力是与温差和电子浓度相联的扩散作用;在普通发电机中非静电力的作用是电磁作用.电动势罗二即q中的平就是诸如以上这些非静电力所做的功,所以电动势g是与非静电力做功相联系的。（4）能量的转化过程不同：电压是电势能变化的量度,是将电场能转化为电荷机械能的过程.由于电势在数值上等于单位正电荷在电场中具有的电势能,电场中存在电压,正电荷可以在电场力作用下通过做功由高电势移向低电势处,电势能减小.电压越高电势能减小越大,那电势能转化为电荷运动机械能的值越大.与物体在重力场中自由下落重力势能转化为动能的情况相类似.而电动势却是非静电力反抗电场力做功,转化其他形式能量本领的量度.在闭合电路中某种非静电力作用在被移动的电荷上,增加了电荷的电势能,在此其他形式的能如化学能、太阳能、热能、机械能等转化为电能.不同的电源这种由非静电力做功转化为电能的本领不同,所以电动势也不同.如化学电源的电动势决定于溶液跟极板的性质,发电机的电动势决定于电枢、磁场和它们的相对运动。（5）在电路中的因果关系不同：如果电路中没有电源,即使有电压,电流形成也很短暂,最后电压也不会维持。没有电源(电动势),电流就如无源之水,电压也不会稳定.因此电路中各部分电压的产生和维持都是以电动势的存在为先决条件的.就拿两个孤立带电导体来看,也必须要先有非静电性质的作用来迁移电荷,即必须先有电动势,才谈得上导体上有稳定持续的电势差(电压)。（6）在给定电路中变与不变不同：对于一个给定的电源,一经制好,电动势就固定不变,与外电路是否接通无关,也与外电路的组成情况无关而电路中的电压却要因外电路电阻的改变而改变,如并联支路数目增减、电阻变化时将引起电路各部分电流、电压重新分配,电压将发生变化至于外电路断开时的路端电压在数值上等于电源电动势,也只是这种分配的一个特殊结果,并不说明电压就是电动势。