1、第2节 电动势,【学习目标】 1.知道电源是将其他形式能转化为电势能的装置.2.了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系.3.了解电源电动势的基本含义,知道它的定义式,了解电源的内阻.,基础知识,核心要点,学习效果,核心素养,基础知识 探究,教材探究,知识点一,电源的作用,【问题导学】,(1)如图1,水池A,B的水面有一定的高度差,若在A,B之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,A,B之间的高度差很快消失.在这种情况下,水管中只有一个短暂水流.怎样才能保持A,B之间的高度差,在A,B之间形成持续的水流呢?,答案:(1)需要加一个抽水机,把水池B中的水抽到水池A中.,(2)如图2
2、所示,电源在电路中的作用相当于抽水机的作用,它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极,从而保持正、负极有稳定的电势差,维持电路中有持续的电流.电源是通过什么力做功实现这个功能的?,答案:(2)通过非静电力做功.,(3)对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动,分析它们的能量转化情况.,答案:(3)当水由A池流向B池时重力做正功,减少的重力势能转化为其他形式的能;在电源外部,静电力对正电荷做正功,减少的电势能转化为其他形式的能;当抽水机将B中的水抽到A的过程中,要克服水的重力做功,将其他形式的能转化为水的重力势能;在电源内部,要靠非静电力作用于正电荷克服静电力做功,将其他形式的能转化为电荷的电势能.,
3、【知识梳理】,1.非静电力的作用:把正电荷由 搬运到 ,同时在该过程中非静电力做功,将 能量转化为电势能. 2.非静电力的实质:在电池中是指 ,在发电机中是指 . 3.电源 (1)概念:通过非静电力做功把 转化为 的装置. (2)能量转化:在电源内部,非静电力做正功,其他形式的能转化为 ,在电源外部, 做正功,电能转化为其他形式的能.,负极,正极,其他形式的,化学作用,电磁作用,其他形式的能,电势能,电能,静电力,知识点二,电源的参数电动势、内阻与容量,【问题导学】,日常生活中经常接触到各种各样的电源,如图所示的干电池、手机电池,它们有的标有“1.5 V”字样,有的标有“3.7 V”字样.如果
4、把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极,电荷的电势能增加了多少?非静电力做了多少功?如果把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢?哪个电池做功本领大?,答案:从1.5 V干电池的负极移到正极,电势能增加了1.5 J,非静电力做功1.5 J;从3.7 V手机电池的负极移到正极,电势能增加了3.7 J,非静电力做功3.7 J.3.7 V手机电池做功本领大.,1.电动势 (1)概念:在电源内部,非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与 .的比值. (2)大小:在数值上等于非静电力把 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.即E= .单位:伏特(V). (3)物理意义:
5、反映电源 做功本领大小的物理量. (4)大小的决定因素:由电源中 的特性决定,跟电源的体积无 关,跟 也无关.,被,【知识梳理】,移送电荷q,1 C,非静电力,非静电力,外电路,2.内阻:电源 导体的电阻. 3.容量:电池放电时能输出的总电荷量,其单位是Ah或mAh.,内部,思考判断,1.在电源内部,电荷移动过程中,静电力做负功,非静电力做正功,电荷电势能增加.( ) 2.在电源内部,正电荷能从负极流到正极,是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力.( ) 3.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电荷量成反比. ( ) 4.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是电源两极间
6、的电压. ( ) 5.E= 只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小由电源内非静电力的特性决定.( ),核心要点 突破,要点一,电源工作原理的理解,1.电源是搬运电荷装置 (1)如图所示,在电源外部,在静电力作用下,正电荷从正极流到负极;在电源内部,非静电力又将正电荷从负极搬运到 正极,这样电路中有持续的电流.,(2)在电源内部非静电力作用下,正极持续聚集正电荷,电势较高,所以电源使正、负极保持有稳定的电势差. 2.电源是能量转化的装置 (1)在电源外部,静电力对正电荷做正功,减少的电势能转化为其他形式的能; (2)在电源内部,要靠非静电力作用于正电荷克服静电力做功,将其他形式的能转化为电荷
7、的电势能.,状元心得,在电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能;在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能.,【例1】 (2018黑龙江齐齐哈尔八中高二测试)以下说法中正确的是( ) A.在外电路和电源内部,正电荷都受静电力作用,所以能不断地定向移动形成电流 B.静电力与非静电力都可以使电荷移动,所以本质上都是使电荷的电势能减少 C.在电源内部,正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力 D.静电力移动电荷做功,电势能减小;非静电力移动电荷做功,电势能增加,思路探究 (1)在闭合电路中,电源内部,是什么力做功,将其他形式的能转化为电能? (2)在电
8、源外部,是什么力做功,将电能转化为其他形式的能? 答案:(1)电源内部,非静电力做功,将其他形式的能转化为电能;(2)在电源外部静电力做功将电能转化为其他形式的能. 解析:在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场,在电源外部,正电荷受静电力作用,能不断地定向移动形成电流,此过程静电力做正功使电荷的电势能减少,在电源内部,正电荷受静电力方向与移动方向相反,静电力不能使正电荷定向移动,而非静电力使正电荷由负极移动到正极,克服静电力做功,使电荷的电势能增加,故选项D正确. 答案:D,误区警示,静电力与非静电力做功的区别 (1)非静电力只在电源内部对电荷做功,但静电力在整个闭合电路上都要做功. (
9、2)非静电力对电荷做功,将其他形式的能转化为电能;静电力对电荷做功,将电能转化其他形式的能.在整个电路上,非静电力做的功与静电力做的功相等.,【针对训练1】 (2018甘肃白银一中高二检测)(多选)关于电源,下列说法中正确的是( ) A.电源可将其他形式的能转化为电能 B.在电源内部,其他形式的能转化为电能 C.在电源内部,电源依靠库仑力搬运电荷 D.电源就是产生电荷的装置,AB,解析:电源是将其他形式的能转化为电能的装置,选项A正确;在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能,选项B正确,C错误;电源能够不断移动电荷,不能产生电荷,选项D错误.,要点二,对电动势的理解,1.概念理解
10、(1)不同电源的电动势不同 对于不同电源,电动势越大,表示将其他形式的能转化为电能的本领越大,其实质是非静电力做功的本领越大,即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极过程中,非静电力做功就越多. (2)电动势是标量,但为研究问题的方便,常认为电动势有方向,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.,2.电动势和电压的区别与联系,状元心得,1)E= 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. 2)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”.,【例2】
11、(2018福建三明一中高二测试改编)铅蓄电池的电动势为2 V,一节干电池的电动势为1.5 V,将铅蓄电池和干电池分别接入电路,两个电路中的电流分别为0.1 A和0.2 A. (1)铅蓄电池接入电路工作40 s,电源所消耗的化学能为多少? (2)干电池接入电路工作20 s,电源所消耗的化学能为多少? (3)哪一个把化学能转化为电能的本领更大?,思维导图,解析:(1)对于铅蓄电池所在电路,40 s时间内通过的电荷量q1=I1t1=4 C;铅蓄电池消耗的化学能W1=q1E1=8 J. (2)对于干电池所在电路,20 s时间内通过的电荷量q2=I2t2=4 C. 干电池消耗的化学能W2=q2E2=6
12、J. (3)因为E1E2,故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大.电动势表征电源的转化本领. 答案:(1)8 J (2)6 J (3)铅蓄电池,方法总结,电源消耗其他形式的能的计算 电动势只是表征电源的转化本领,电源消耗其他形式的能的多少还与电流、工作时间有关,计算时可用W=qE或W=EIt.,【针对训练2】 下列有关电动势的说法正确的是( ) A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电荷量成反比 B.电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是电源两极间的电压 C.非静电力做功越多,电动势就越大 D.E= 只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小由电源内非静电力的特性决定,D,
13、【针对训练3】 (2018江西抚州东乡县一中高二测试)将电动势为3 V的电源接入电路中,测得电源两极间的电压为2.4 V,当电路中有6 C的电荷流过时,求: (1)有多少其他形式的能转化为电能;,解析:(1)W=Eq=36 J=18 J,电源中共有18 J其他形式的能转化为电能. 答案:(1)18 J,(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能; (3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能.,解析:(2)W1=U1q=2.46 J=14.4 J,外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能. (3)W2=W-W1=3.6 J,内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能. 答案:(2)14.
14、4 J (3)3.6 J,学习效果 检测,1.一节干电池的电动势为1.5 V,这表示( ) A.电池中每通过1 C的电荷量,该电池能将1.5 J的化学能转变成电势能 B.该电池接入电路工作时,电池两极间的电压恒为1.5 V C.该电池存储的电能一定比电动势为1.2 V的电池存储的电能多 D.将1 C的电子由该电池负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.5 J的功,A,解析:电动势大小表示电池中每通过1 C的电荷量,电池将其他形式的能量转化为电势能本领的大小,并非表示电池内部储存的能量大小,选项A正确,C错误;电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小,选项B错误;电动势为1.5 V,表示电
15、池内部非静电力将1 C的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小,选项D错误.,2.(多选)关于电源的作用,下列说法中正确的是( ) A.在电源内部把电子从负极搬运到正极 B.在电源内部把电子从正极搬运到负极 C.把电能转化为其他形式的能 D.把其他形式的能转化为电能,BD,解析:在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功,静电力做负功,选项A错误,B正确;从能量守恒的角度看,电源内部把其他形式的能转化为电能,选项C错误,D正确.,3.(2018辽宁葫芦岛高级中学高二月考)一台发电机用0.5 A的电流向外输电,在1 min内将180 J的机械能转化为电能,则发电机的电动势为( ) A.
16、6 V B.360 V C.120 V D.12 V,A,4.由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组,对一电阻供电.电路中的电流为2 A,在10 s内电源做功为180 J,则电池组的电动势为多少?从计算结果中你能得到什么启示?,答案:9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和,核心素养 提升,(教师备用),【错例分析】电动势与电势差的比较 (2018吉林延边一中高二月考)有关电压与电动势的说法中正确的是( ) A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法 B.电动势就是电源两极间的电压 C.电动势公式E= 中的W与电压U= 中的W是一样的,都是静电力做的功 D.电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别,学长经验分享,答案:D,【科学技术社会环境】,光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术.主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成.太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置.,太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位.,
