高中物理第二章恒定電流2電動勢講義新人教版必修

2電動勢第二章

恒定電流[學科素養(yǎng)與目標要求]物理觀念：1.知道什么是電源，了解電路中靜電力和非靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.2.知道電動勢的定義式，并會進行簡單計算，了解電源的內(nèi)阻.科學探究：收集信息，了解各種型號的電源、電池，知道同一種類的電池電動勢相同，但內(nèi)阻和容量不同.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維探究重點達標檢測檢測評價達標過關(guān)自主預習預習新知夯實基礎自主預習一、電源與非靜電力做功1.非靜電力的作用：把正電荷從

搬運到

，同時在該過程中非靜電力做功，使電荷的

增加.2.電源(1)定義：通過非靜電力做功把

轉(zhuǎn)化為

的裝置.(2)能量轉(zhuǎn)化：在電源內(nèi)部，非靜電力做正功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為

，在電源外部，

做正功，

轉(zhuǎn)化為其他形式的能.負極正極電勢能其他形式的能電勢能電能電場力電能二、電動勢和內(nèi)阻1.電動勢(1)定義：在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負極移送到正極________

與

的比值.(2)定義式：E＝

.單位：________(3)物理意義：反映電源

做功本領(lǐng)大小的物理量.(4)決定因素：由電源中

決定，跟電源的體積

，跟外電路

.2.內(nèi)阻：電源

導體的電阻.所做的功W被移送電荷q非靜電力非靜電力的特性無關(guān)無關(guān)內(nèi)部伏特(V)[即學即用]

判斷下列說法的正誤.(1)在電源內(nèi)部，電荷移動過程中，電場力做負功，電荷電勢能增加.(

)(2)所有的電源，均是將化學能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.(

)(3)電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比，跟通過的電荷量成反比.(

)(4)E＝

只是電動勢的定義式而非決定式，電動勢的大小由電源內(nèi)非靜電力的特性決定.(

)答案√××√重點探究[導學探究]1.如圖1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細管連起來，則水在重力的作用下定向運動，A、B之間的高度差很快消失.在這個過程中，水管中只有一個短暫水流.怎樣才能保持A、B之間穩(wěn)定的高度差，在A、B之間形成持續(xù)的水流呢？答案需要加一個抽水機，把水池B中的水抽到水池A中.答案一、對非靜電力的理解2.如圖2所示，電源在電路中的作用相當于抽水機的作用，它能不斷地將流到負極的正電荷搬運到正極，從而保持正、負極有穩(wěn)定的電勢差，維持電路中有持續(xù)的電流.電源是通過什么力做功實現(xiàn)這個功能的？答案圖1

圖2答案通過非靜電力做功.3.對比上述抽水過程和電荷在電路中的運動，分析它們的能量轉(zhuǎn)化情況.答案當水由A池流向B池時重力做正功，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；在電源外部，電場力對正電荷做正功，減少的電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；當抽水機將B中的水抽到A的過程中，要克服水的重力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為水的重力勢能；在電源內(nèi)部，要靠非靜電力作用于正電荷克服電場力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電荷的電勢能.答案[知識深化]1.非靜電力：電源內(nèi)使正、負電荷分離，并使正電荷聚積到電源正極、負電荷聚積到電源負極的非靜電性質(zhì)的作用力，是對除靜電力外能對電荷流動起作用的其他力的統(tǒng)稱.2.來源(1)在化學電池(干電池、蓄電池)中，非靜電力是化學作用，它使化學能轉(zhuǎn)化為電勢能.(2)在發(fā)電機中，非靜電力是電磁作用，它使機械能轉(zhuǎn)化為電勢能.3.功能關(guān)系：非靜電力總是克服靜電力做功，非靜電力做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程.做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.例1

(多選)下列說法正確的是A.在外電路和電源內(nèi)部，正電荷都受非靜電力作用，所以能不斷定向移

動形成電流B.靜電力與非靜電力都可以使電荷移動，所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢

能減少C.在電源內(nèi)部正電荷能從負極到正極是電源內(nèi)部非靜電力克服靜電力做

功的結(jié)果D.靜電力移動電荷做功電勢能減少，非靜電力移動電荷做功電勢能增加解析答案√√解析在電源外部，電荷受靜電力作用，而在電源內(nèi)部，電荷既受靜電力作用，又受非靜電力作用，故能使電荷不斷定向移動形成電流，選項A錯誤，C正確；靜電力做功，使電荷電勢能減少，非靜電力做功，使電荷電勢能增加，選項B錯誤，D正確.例2

(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處，我們可以將電勢能類比于重力勢能，如圖3所示，下列說法正確的是解析答案圖3A.可以將電流通過燈泡時電流做功與拋球時人對球做功相類比B.可以將電池的非靜電力做功與拋球時人對球做功類比C.可以將電流通過燈泡時電流做功與重力對球做功類比D.可以將電池的非靜電力做功與重力對球做功類比√√解析將電勢能類比重力勢能，電流通過燈泡做功，電勢能減少，可類比重力做功，重力勢能減少.非靜電力做功，電勢能增加，可類比拋球時人對球做功，球重力勢能增加，故B、C正確.二、對電動勢的理解[導學探究]日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖4所示的干電池、手機電池，它們有的標有“1.5V”字樣，有的標有“3.7V”字樣.圖4如果把1C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極，電荷的電勢能增加了多少？非靜電力做了多少功？如果把1C的正電荷從3.7V的手機電池的負極移到正極呢？哪個電池做功本領(lǐng)大？答案答案把1C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極，電勢能增加了1.5J，非靜電力做功1.5J；從3.7V手機電池的負極移到正極，電勢能增加了3.7J，非靜電力做功3.7J.3.7V手機電池做功本領(lǐng)大.[知識深化]1.E＝

是電動勢的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關(guān)，是由電源自身的性質(zhì)決定的，電動勢不同，表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同.2.電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功.3.電動勢是標量，但為研究問題的方便，常認為其有方向，規(guī)定其方向為電源內(nèi)部電流的方向，即在電源內(nèi)部由電源負極指向正極.4.常用電池的電動勢干電池鉛蓄電池鋰電池鋅汞電池1.5V2V3V或3.6V1.2V5.容量：電池放電時能輸出的總電荷量，其單位是：A·h或mA·h.例3一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，這表示A.電池中每通過1C的電荷量，該電池能將1.5J的化學能轉(zhuǎn)變成電勢能B.該電池接入電路工作時，電池兩極間的電壓恒為1.5VC.該電池存儲的電能一定比電動勢為1.2V的電池存儲的電能多D.將1C的電子由該電池負極移送到正極的過程中，非靜電力做了1.5J

的功解析答案√解析電動勢大小表示電池中每通過1C的電荷量，電池將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小，并非表示電池內(nèi)部儲存的能量大小，故選項A正確，C錯誤；電動勢大小等于電池接入電路前兩極之間的電壓大小，故選項B錯誤；電動勢為1.5V，表示電池內(nèi)部非靜電力將1C的電子由電源正極移送到負極過程中所做功的大小，故選項D錯誤.例4將電動勢為3V的電源接入電路中，測得電源兩極間的電壓為2.4V，當電路中有6C的電荷流過時，求：(1)有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；答案18J解析由電動勢的定義可知，在電源內(nèi)部非靜電力每移送1C電荷，有3J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.也可認為在電源中，非靜電力移送電荷做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；在電路中，靜電力移送電荷做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.W＝Eq＝3×6J＝18J，電源中共有18J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.解析答案(2)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；答案14.4J解析W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外電路中共有14.4J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)內(nèi)電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.答案3.6J解析W2＝W－W1＝3.6J，內(nèi)電路中有3.6J電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.解析答案總結(jié)提升達標檢測1.(對電源與非靜電力做功的理解)(多選)下列說法中正確的是A.電源外部存在著由正極指向負極的電場，內(nèi)部存在著由負極指向

正極的電場B.在電源外部電路中，負電荷靠靜電力由電源的負極流向正極C.在電源內(nèi)部電路中，正電荷靠非靜電力由電源的負極流向正極D.在干電池中，靠化學作用使化學能轉(zhuǎn)化為電勢能答案1234√√√2.(對電動勢的理解)(多選)下列說法中正確的是A.同一型號干電池，舊電池比新電池的電動勢小，內(nèi)阻大，容量小B.電源電動勢E與通過電源的電流I的乘積EI表示電源內(nèi)靜電力的功率C.1號干電池比5號干電池的電動勢小，容量大D.當通過同樣的電荷量時，電動勢為2V的蓄電池比1.5V的干電池提

供的電能多√答案1234解析√1234解析同種型號的舊電池比新電池電動勢略小，內(nèi)阻變大，容量變小，但不同型號的干電池相比較，電動勢相同而容量不同，故A正確，C錯誤；電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量，它等于非靜電力移送單位電荷量所做的功，電源電動勢E與通過電源的電流I的乘積EI表示電源消耗的總功率，故B錯誤，D正確.3.(對電流和電動勢的理解)(2018·山東煙臺市高一下期末)下列說法正確的是A.由電流I＝

可知I與q成正比B.電流有方向，所以電流是矢量C.電動勢、電壓和電勢差名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同D.電源的電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把單位正電荷從負極向

正極移送做功越多√1234答案4.(