電動(dòng)勢(shì)
1.電動(dòng)勢(shì)：electromotive force (emf)
電路中因其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能所引起的電位差,叫做電動(dòng)勢(shì).用字母E表示,單位是伏特.在電路中,電動(dòng)勢(shì)常用符號(hào)δ表示.
2.原理：電動(dòng)勢(shì)是描述電源性質(zhì)的重要物理量.電源的電動(dòng)勢(shì)是和非靜電力的功密切聯(lián)系的.非靜電力是指除靜電力外能對(duì)電荷流動(dòng)起作用的力,并非泛指靜電力外的一切作用力. 非靜電力有不同的來源.在化學(xué)電池（干電池、蓄電池）中,非靜電力是一種與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用；在溫差電源中,非靜電力是一種與溫度差和電子濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用；在一般發(fā)電機(jī)中,非靜電力起源于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,即洛倫茲力.變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的有旋電場(chǎng)也是一種非靜電力,但因其力線呈渦旋狀,通常不用作電源,也難以區(qū)分內(nèi)外.
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(duì)電荷做功,這個(gè)做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動(dòng)勢(shì)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.電源的電動(dòng)勢(shì)正是由此定義的,即非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功與該電荷電量的比值,稱電源的電動(dòng)勢(shì).
3.公式：E＝W／q(E為電勢(shì)能）
E=-U
4.物理意義：由上式可知,在電源內(nèi)部,非靜電力把單位正電荷從負(fù)極移送到正極時(shí)所做的功.
5.區(qū)別：電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差（電壓）是容易混淆的兩個(gè)概念.前面已講過,電動(dòng)勢(shì)是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功；而電勢(shì)差則表示非靜電力把單位正電荷從電場(chǎng)中的某一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功.它們是完全不同的兩個(gè)概念.
6.閉合電路歐姆定律：電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓,是靜電力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功.電源的電動(dòng)勢(shì)對(duì)一個(gè)固定電源來說是不變的,而電源的路端電壓卻是隨外電路的負(fù)載而變化的.它的變化規(guī)律服從含源電路的歐姆定律,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
U＝E－Ir
式中U為路端電壓,Ir為電源的內(nèi)電壓,也叫內(nèi)壓降.對(duì)于確定的電源來說,電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r都是一定的,從上式可以看出,路端電壓U跟電路中的電流有關(guān)系.電流I增大時(shí),內(nèi)壓降Ir增大,路端電壓U就減?。环粗?電流I減小時(shí),路端電壓U就增大.
7.可變電路：在電源放電的情況下,當(dāng)外電路中沒有反電動(dòng)勢(shì)時(shí),路端電壓U＝IR（R是外電路的總電阻）.根據(jù)含源電路的歐姆定律可得I＝E／（R＋r）,即電流I的大小隨外電阻R而變化.因此,路端電壓U也隨外電阻R而變化.R增大時(shí),I減小,U增大；R減小時(shí),I增大,U減小.當(dāng)外電路斷開時(shí),R變?yōu)闊o限大,I變?yōu)榱?內(nèi)壓降Ir也變?yōu)榱?這時(shí)路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì).
但是不能認(rèn)為路端電壓一定小于電動(dòng)勢(shì).在電源被充電時(shí),電源內(nèi)部的電流是從電源正極流向負(fù)極,內(nèi)壓降的方向與電動(dòng)勢(shì)的方向相反,電源的電動(dòng)勢(shì)是反電動(dòng)勢(shì),這時(shí)路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)壓降之和,即U＝E＋I(xiàn)r,路端電壓大于電動(dòng)勢(shì).
8.《教學(xué)參考資料》初中物理第二冊(cè)
電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量.電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓.在電路中,電動(dòng)勢(shì)常用δ表示.電動(dòng)勢(shì)的單位和電壓的單位相同,也是伏.
電源的電動(dòng)勢(shì)可以用電壓表測(cè)量.測(cè)量的時(shí)候,電源不要接到電路中去,用電壓表測(cè)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(shì).如果電源接在電路中,用電壓表測(cè)得的電源兩端的電壓就會(huì)小于電源的電動(dòng)勢(shì).這是因?yàn)殡娫从袃?nèi)電阻.在閉合的電路中,電流通過內(nèi)電阻r有內(nèi)電壓降,通過外電阻R有外電壓降.電源的電動(dòng)勢(shì)δ等于內(nèi)電壓Ur和外電壓UR之和,即δ=Ur+UR .嚴(yán)格來說,即使電源不接入電路,用電壓表測(cè)量電源兩端電壓,電壓表成了外電路,測(cè)得的電壓也小于電動(dòng)勢(shì).但是,由于電壓表的內(nèi)電阻很大,電源的內(nèi)電阻很小,內(nèi)電壓可以忽略.因此,電壓表測(cè)得的電源兩端的電壓是可以看作等于電源電動(dòng)勢(shì)的.
干電池用舊了,用電壓用測(cè)量電池兩端的電壓,有時(shí)候依然比較高,但是接入電路后卻不能使負(fù)載（收音機(jī)、錄音機(jī)等）正常工作.這種情況是因?yàn)殡姵氐膬?nèi)電阻變大了,甚至比負(fù)載的電阻還大,但是依然比電壓表的內(nèi)電阻小.用電壓表測(cè)量電池兩端電壓的時(shí)候,電池內(nèi)電阻分得的內(nèi)電壓還不大,所以電壓表測(cè)得的電壓依然比較高.但是電池接入電路后,電池內(nèi)電阻分得的內(nèi)電壓增大,負(fù)載電阻分得的電壓就減小,因此不能使負(fù)載正常工作.為了判斷舊電池能不能用,應(yīng)該在有負(fù)載的時(shí)候測(cè)量電池兩端的電壓.有些性能較差的穩(wěn)壓電源,有負(fù)載和沒有負(fù)載兩種情況下測(cè)得的電源兩端的電壓相差較大,也是因?yàn)殡娫吹膬?nèi)電阻較大造成的.
9.電動(dòng)勢(shì)的走勢(shì)
電源內(nèi)部的非靜電力把單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)內(nèi)電路移動(dòng)到正極過程中做的功.電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)是ε,單位是伏(V).電源是一種把其他形式能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.要在電路中維持恒定電流,只有靜電場(chǎng)力不夠,還需要有非靜電力.電源提供非靜電力,把正電荷從低電勢(shì)處移到高電勢(shì)處,非靜電力推動(dòng)電荷做功的過程,就是其他形式能轉(zhuǎn)換為電能的過程.電動(dòng)勢(shì)是表征電源產(chǎn)生電能的性能的物理量.如：電動(dòng)勢(shì)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.
當(dāng)電源的外電路斷開時(shí),電源內(nèi)部的非靜電力與靜電場(chǎng)力平衡,電源正負(fù)極兩端的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì).當(dāng)外電路接通時(shí),端電壓小于電動(dòng)勢(shì).
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(shì)(干電池、鈕扣電池、蓄電池等)的非靜電力是一種化學(xué)作用,電動(dòng)勢(shì)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(hào)、2號(hào)、5號(hào)電動(dòng)勢(shì)都是1.5伏.發(fā)電機(jī)的非靜電力是磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力.光生電動(dòng)勢(shì)(光電池)的非靜電力來源于內(nèi)光電效應(yīng).壓電電動(dòng)勢(shì)(晶體壓電點(diǎn)火、晶體話筒等)來源于機(jī)械功造成的極化現(xiàn)象.
10.反電動(dòng)勢(shì)
反電動(dòng)勢(shì)是指與電源的電動(dòng)勢(shì)方向相反的電動(dòng)勢(shì).
正常工作的電動(dòng)機(jī)線圈（接電源的）、變壓器一次線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),就是反電動(dòng)勢(shì)（又屬于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）.這個(gè)電動(dòng)勢(shì)抵消電源的電動(dòng)勢(shì)絕大部分.電源電動(dòng)勢(shì)＝反電動(dòng)勢(shì)＋線路電阻×電流.
給電池充電時(shí),電池的電動(dòng)勢(shì)也是反電動(dòng)勢(shì),同樣,電源電動(dòng)勢(shì)＝反電動(dòng)勢(shì)＋線路電阻×電流.