【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 第2章 第2节 电动势课件 新人教版选修3-1

第2节电动势电源1．定义电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置．教材要点解读对应学生用书P432．非静电力(1)定义：在电源内部静电力是阻碍正电荷从负极向正极运动的，正电荷从负极向正极运动，是受静电力之外的一类力，是这类力把正电荷由负极搬运到正极，这类力统称“非静电力”．(2)在电源内部，如图所示，由于存在由正极指向负极的电场，当把正电荷由负极搬运到正极的过程中，就要有非静电力作用于电荷来克服静电力做功，使电荷的电势能增加，即从能量转化来看，电源是把其他形式的能转化为电能的装置．(1)静电力做功与非静电力做功不同，静电力做功是将电能转化为其他形式的能，而非静电力做功是在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能．(2)从力的角度来看，非静电力将正电荷由负极搬运到正极，使正、负极之间保持稳定的电势差．(3)从能量转化的观点来看，电源通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电能．电动势和内阻1．电动势(1)定义：非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极所做的功与被移送的电荷量的比值叫做电源的电动势．(2)电动势的物理意义电动势是表征电源将其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量．(3)电动势的表达式：E＝Wq式中W表示电源中移送电荷量q时非静电力做的功，q为被移送的电荷量．(4)国际单位电动势的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特(V)．(5)方向电动势是标量，为研究问题的方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极．(6)对电动势的理解①在不同电源中，非静电力做功的本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同，电动势大小也不同．②公式E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同．③电动势的大小：等于在电源的内部从负极到正极移送单位正电荷非静电力做功的数值．一定要注意必须是“单位正电荷”，而不是“任意电荷”．2．电动势和电压的区别与联系物理量比较内容电压U电动势E物理意义电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质定义式U＝Wq，W为电场力做的功E＝Wq，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值(1)电动势E＝W非q与U＝Wq及电场强度E＝Fq均采用比值定义法．(2)电压U计算时考虑正、负，而电动势E只能是正值．3．电源的内阻及容量(1)电源的内阻电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻．内阻和电动势是电源的重要参数．(2)电池的容量①定义：电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培小时(A·h)或毫安小时(mA·h)做单位．对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小．②特点：电池的容量与放电状态有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大.对电动势的理解关于电动势E的说法中正确的是()A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量解题方法指导对应学生用书P44D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同【解析】本题考查了电动势的基本概念，关键是要正确理解电动势．电动势是一个用比值法定义的物理量，这个物理量与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领的物理量．电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，故选B、C.【答案】BC【方法总结】(1)电动势描述电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大，电源把其他形式的能转化为电势能的本领越强．(2)电动势的表达式为E＝Wq，电动势是用比值法定义的物理量，只由电源本身的性质决定，与移送的电荷量q、所做的功W及外电路等均无关．下列说法中正确的是()A．同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内阻大，容量小B．电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内静电力的功率C．1号干电池比5号干电池的电动势小，容量大D．当通过同样的电荷量时，电动势为2V的蓄电池比1.5V的干电池提供的电能多解析：同种型号的旧电池比新电池电动势略小，内阻略大，但不同型号的干电池相比较，电动势相同而容量不同，故A正确，C错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，它等于非静电力移送单位电荷量所做的功，功率的表达式为EI，故B错误，D正确．答案：AD电动势的应用常用的干电池有1号电池、5号电池等，电动势均为1.5V．(1)如果这两种电池对外所供电荷量均为2C，那么电源所做的功各是多少？有多少其他形式的能转化为电能？(2)试分析一下，这两种电池在电学性能上有哪些不同．【解析】(1)W＝qE＝2×1.5J＝3J，两种干电池做功均为3J，均有3J其他形式的能转化为电能．(2)两种电池的容量不同，5号电池容量小；内阻不同，一般情况下，5号电池内阻大．【答案】(1)均为3J均为3J(2)略【方法总结】(1)电源和电路中都有能量的转化，做功是能量转化的量度，注意搞清楚是静电力做功还是非静电力做功．内电路中产生的其他形式的能是内阻产生的内能．(2)电源的工作原理是通过非静电力做功把其他形式的能量转化为电能．非静电力做功的计算方法有W＝EIt、W＝Eq或通过能量守恒求解等．由6节新干电池组成的电池组对一电阻供电，电路中的电流为2A，在10s内电源做功为180J，则电源的总电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？解析：电源做的功是搬运电荷的非静电力所做的功．在10s内共搬运的总电荷量为q＝It＝2×10C＝20C.再根据W＝qE，式中的E为电源电动势E＝Wq＝18020V＝9V.每节干电池的电动势为1.5V,9V相当于6个1.5V相加，也就是说，串联电池组的总电动势等于各干电池电动势的总和．答案：见解析默读联想记忆对应学生用书P451.关于电动势，下列说法正确的是()A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多课堂巩固训练对应学生用书P45解析：电源是将其他形式的能量转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加，因此选项A正确；电源电动势是反映电源内部其他形式能转化为电能的能力的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量非静电力所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以C正确．答案：AC2．锌汞电池的电动势为1.2V，这表示()A．电路中每经过1s电源把1.2J的化学能转变为电能B．电路中电流为1A时，电池每经过1s把1.2J的化学能转变为电能C．电路中每通过1C电荷量，电源将1.2J的化学能转变成电能D．锌汞电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的大解析：由W＝Eq可知BC正确．答案：BC3．电动势为20V的电源向外供电，已知它在1min时间内移动120C电荷量．(1)这个回路中的电流是多大？(2)电源产生了多少电能？答案：(1)2A(2)2400J解析：(1)由I＝Qt得：I＝12060A＝2A.(2)由E＝Wq得：W＝Eq＝20×120J＝2400J.