电源电动势公式

龙文教育学科教师辅导讲义教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 [要点导学]:1．电源：从能的转化角度来看，电源是通过非静电力做功把其它形式能转化为电势能的装置。

2．电源的电动势：各种电源把其它形式的能转化为电势能的本领是不同的，这种本领可用电源电动势来描述，电动势在数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功。

3．电源电动势的定义式：如果移送电荷q 时静电力所做的功为W ，那么电动势E 表示为E ＝W /q 。

式中W 、q 的单位是焦耳（J ）、库仑（C ）；电动势E 的单位是伏特（V ）。

对某个电源来说W /q 是个定值（流过电量kq ，电源提供电能kW ），对不同的电源来说，流过相同的电量时，电源提供的电势能越多（即W /q 越大），则电源转化能的本领大，也就是电源电动势大。

一节干电池的电动势为1.5V ，其物理意义是电路中流过电量为1C 时，干电池将化学能转化为电势能的量是1.5J.4．电源电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压。

电动势的大小可以用内阻极大的伏特表粗略测出。

5．电动势的符号是E ，国际单位是伏特；是一个标量，但有方向，在电源内部由负极指向正极。

6．电源内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源内阻。

对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，其内阻越小。

电池的内阻在使用过程中变化很大。

[范例精析]例1：有一电流表零刻度在表盘中央，已知电流从正接线柱流入，从负接线柱流出时，电流表指针向右偏，现将该电流表接入如图12—2—1所示电路，合上开关，发现电流表指针向左偏，试判断电源的正、负极。

解析：可根据电流的方向来判断电源的正负极，在电源外部电流从电流从正极流向负极，由于电流表的指针向左偏，说明电流表中的电流是从负接线柱流向正接线柱，也就是说，在电源的外部电流从b 流向a ，所以电源的b 是正极，a 是负极。

电动势1.电动势：electromotive force (emf)电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差，叫做电动势。

用字母E表示，单位是伏特。

在电路中，电动势常用符号δ表示。

2.原理：电动势是描述电源性质的重要物理量。

电源的电动势是和非静电力的功密切联系的。

非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力，并非泛指静电力外的一切作用力。

非静电力有不同的来源。

在化学电池（干电池、蓄电池）中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用；在温差电源中，非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用；在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用，即洛伦兹力。

变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力，但因其力线呈涡旋状，通常不用作电源，也难以区分内外。

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。

电源的电动势正是由此定义的，即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值，称电源的电动势。

3.公式：E＝W／q(E为电势能）E=-U4.物理意义：由上式可知，在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功。

5.区别：电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念。

前面已讲过，电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功。

它们是完全不同的两个概念。

6.闭合电路欧姆定律：电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。

电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的。

它的变化规律服从含源电路的欧姆定律，其数学表达式为：U＝E－Ir式中U为路端电压，Ir为电源的内电压，也叫内压降。

电动势及电源电动势计算公式与方向确定在基本电路中的电流和电压的基础知识，而本文要讲的电动势和电压是一个很类似的概念。

那么什么是电动势？电源电动势的计算公式是什么？它的方向如何确定及与电压有什么区别呢？什么是电动势？我们都知道，往用电设备中接入电源就可以使用设备工作，比如电灯里面放入干电池后灯泡（负载）会发光。

呃……怎么这么神奇？接入一个所为的电源就能有电了，这个电源（比如干电池、光电池、发电机）怎么可以产生如此神奇的功能呢？原来电源中有一个叫做电源电动势的东西在帮忙，电动势能使电源两端产生电压。

定义：在电源内部推动电荷移动的力成为电源力，电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功成为电动势。

电源内电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极，这个升电位的过程是电源力做功的过程，也是其他形式能量转换成电能的过程。

图片演示参见本文：电动势的方向确定中图①理解：我们都知道电压的产生就好比水压，一头水位（类比电位）高，一头水位低就会有水压。

但是水压不会平白无故的产生吧，此时电源力就好比一种能抽水的东西，这个东西会使劲的把“负极”中的水往一个叫做“正极”的水库中抽，这样“正极”中水位很高（类比电位高），而“负极”水库缺水，这样有水压，电源也就有了电压。

而当从“正极”水库中开沟条渠（类比电源外接的导线）后水就会留到“负极”水库中，而此时电源中的专门“抽水”的电源力又看到负极中有好多水，它又开始不停的往正极中抽，就这样电路就一直工作着。

电源是个特殊的设备，它的作用就是利用电源中的化学能、光能、机械能转换成“电源力”这台超级“抽水机”可以使用的动力，而电源力获得动力后就努力做功将“正电荷”使劲往“正极”抽，而这个功就是电动势（也称为电源电动势）。

现在大家理解那句话的含义了吧！电动势与电压使用同样的单位，即伏特。

但不同的是电动势是电源的“电压”，它是描述电源内部的一些里反应的物理量。

而电路中我们一般所说的电压都是相对电路中某两个参考点之间的电位差。

电池的电动势（电压）是由电池内部的化学反应驱动的，其计算通常基于法拉第定律和电化学反应的能量变化。

电池电动势（Ecell ）的计算公式可以根据具体的电池类型和反应而有所不同。

以下是一般的电池电动势计算公式：
对于电池中的标准电动势：
E cell ∘=E cathode ∘−E anode ∘
其中：
▪
E cell ∘ 是电池的标准电动势（单位：伏特，V ）。

▪
E cathode ∘ 是阴极的标准电势。

▪ E anode ∘ 是阳极的标准电势。

对于非标准条件下的电池电动势：
E cell =E cathode −E anode
其中：
▪
E cell 是电池在非标准条件下的电动势（单位：伏特，V ）。

▪
E cathode 是阴极的电势。

▪ E anode 是阳极的电势。

注意事项：
1. 电池的电动势是电化学反应的结果，反应类型和电极材料决定了电动势的大
小。

2. 电池电动势的正负号表示电流的流向，正值表示电流从阴极到阳极。

3. 标准电动势是在标准状态下（通常是1摩尔浓度、1大气压力、温度为25
摄氏度）测量的电动势。

4. 非标准条件下的电动势可以使用 Nernst 方程进行更精确的计算。

具体的电池类型（比如锂离子电池、铅酸电池等）和反应式会决定实际应用中使用的具体公式。

F f 高考物理专题复习七 电源的电动势及等效电源一、电源的电动势 电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置。

在化学电池中，非静电力是化学作用；在发电机中，非静电力是电磁作用。

由于磁场变化而产生的感生电动势，非静电力是感生电场的电场力，由于导体棒切割磁感线而产生的动生电动势，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力。

电动势在数值上等于非静电力把1C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

可以理解为：电源电动势的定义为：非静电力把正电荷在电源内部负极移送到正极所做的功W 非与移送的电荷量q 之比，即qW E 非=。

1．如图所示，固定于水平面的光滑金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，金属框两平行导轨间距为l 。

金属棒MN 在外力的作用下，沿框架以速度v 向右做匀速运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。

框架左端PQ 间电阻为R ，金属棒电阻为r ，其余导轨电阻忽略不计，已知电子的电荷量为e 。

⑴请根据法拉第电磁感应定律，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E ； ⑵请根据电动势定义，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E ；⑶请从微观层面，从金属棒中的自由电子所受洛伦兹力和电场力平衡的角度，推导金属棒切割磁感线产生的感应电动势E 。

⑷将开关S 闭合，金属棒向右做匀速运动过程中，求非静电力f 的大小和方向，并分析下列各种情况下，金属棒中的自由电子所受的电场力F 、金属正离子对自由电子的平均阻力f 阻的大小和方向： a ．金属棒电阻忽略不计，即R ≠0，r =0；b ．整个金属框架包括PQ 部分的电阻都忽略不计，即R=0，r ≠0；c ．金属框架PQ 部分和金属棒的电阻都不可忽略，即R ≠0，r ≠0。

⑸自由电子所受的洛伦兹力一定是不做功的。

这与“动生电动势与洛伦兹力做功有关”矛盾吗？试分析当金属棒做匀速运动时，金属棒中自由电子所受的洛伦兹力沿棒方向的分力f 1和垂直于棒方向的两个分力f 2哪个做正功？哪个做负功？试证明在同一过程中它们做的总功一定是零。

电动势一、电动势1、定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。

公式：E=W/q （E为电动势）E=U+Ir=IR+Ir（U为外电路电压，r电源内阻，R为外电路电阻集总参数）方向：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。

是标量2、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。

它是能够克服导体电阻对电流的阻力，使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用。

3、单位：伏特V 1V=1J/C4、特点：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况无关。

5、电动势是标量6、内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数7、电动势与电压的区别①电动势：W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能），E表示移动单位正电荷消耗化学能（或其它形式能）反映电源把其它形式能转化为电能的本领。

②电压：W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能，电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。

反映把电势能转化为其它形式能的本领。

电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功与电荷量的比值；电势差是表示静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功与电荷量的比值。

它们是完全不同的两个概念。

电动势表征电源的性质，电势差表征电场的性质。

8、电动势的测量及大小：电源的电动势可以用测量。

测量的时候，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。

干电池用旧了，用电压表测量电池两端的电压，有时候依然比较高，但是接入电路后却不能使负载（收音机、录音机等）正常工作。

这种情况是因为电池的内电阻变大了，甚至比负载的电阻还大，但是依然比电压表的内电阻小。

在闭合电路中，电势的变化规律遵循全电路欧姆定律，即电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。

公式为I=E/(R+r)，其中I表示电路中电流，E表示电动势，R表示外总电阻，r表示电池内阻。

同时，闭合电路的一个重要守恒规律是：闭合回路中总的电势升等于总的电势降。

电源是将其它形式的能转化为电能的装置，也是使电势升高的装置，升高的电势就是电动势，用E表示。

电路形成通路后，就有了电流，电流流过电阻后电势就要降低。

在闭合回路中除了外电路有电阻等用电器流要在这些用电器上产生压降，也叫做电势降低，或者叫做中端电压，我们通常用U表示。

另外电源内部也有电阻，我们通常叫做电源的内阻，电流流过内阻电势也要降低，我们用U'表示。

这三者之间的关系是：E=U+U'。

另外，电源内部电动势是电势升高E。

电流过电阻电势在降，在外电路降了IR，在内电路降了Ir，闭合电路中电势升高等于电势降低。

即E=IR+Ir。

若选取电源负极为零电势，则正极的电势是E-Ir。

电动势电动势的概念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。

电动势的概念如下：什么是电动势呢？我们规定，能够克服导体电阻对电流的阻力，使电荷在闭合的导体回路中流动的一种作用，称之为电动势。

这种作用来源于相应的物理效应或化学效应，通常还伴随着能量的转换，一般总是出现在电源中的。

对电源来说，我们定义电源的电动势：等于单位电荷量运行一个回路过程中非静电力所做的总功的大小。

电动势的公式描述：E=W/q（E为电动势）【注意，q是参与回路流动的总电荷数量，而不是某个小球带电的多少。

】电动势大表示什么意思？同样流过1个单位的电荷，不同的电源做功的能力是不同的。

举例如下：（1）一个1.5v的电源，表示的意思就是流过1C的电荷，电源做功为1.5J。

（2）一个20v的电源，表示的意思就是流过1C的电荷，电源做功为20J。

因为电流在导体中(超导体除外)流动时要消耗能量，这个能量必须由产生电动势的能源（电池）补偿。

电动势的基本公式电动势的基本公式是：E=W/q式中，E为电动势；W为非静电力所做的总功；q为做功过程中转移的电荷量；电动势与非静电力做功经常有学生这样问王尚老师，为什么必须是非静电力做功呢？请同学们基于能量守恒来理解这个问题。

电动势大表示什么意思？同样流过1个单位的电荷，不同的电源做功的能力是不同的。

举例如下：（1）一个1.5v的电源，表示的意思就是流过1C的电荷，电源做功为1.5J。

（2）一个20v的电源，表示的意思就是流过1C的电荷，电源做功为20J。

电动势使电源两端产生电压，是形成电流的“动力源泉”。

为什么要非静电力做功？这是相对于电力做功来说的，电力做功，指的是外电路中。

从能量守恒角度来分析，电源的内部必须有其他形式的能量（一般是化学能）转化为电能（电动势），然后在通过电路对外做功（比如让电阻产生热量）；这是外电压部分干的活儿。

电动势的理解我们可以借助恒定电路章节中闭合电路欧姆定律来进一步理解电动势这个概念。