電動勢與路端電壓關(guān)系

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)外電路移到負極所做的功。對于確定的電源來說，電動勢E和內(nèi)電阻r都是一定的。

理想電動勢源不具有任何內(nèi)阻，放電與充電不會浪費任何電能。理想電動勢源給出的電動勢與其路端電壓相等。

在實際應用中，電動勢源不可避免地有一定的內(nèi)阻。實際電動勢源的電阻可以視為一個理想電動勢源串聯(lián)一個電阻為內(nèi)阻的電阻器。電源的電動勢對一個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載而變化的。內(nèi)阻的大小取決于電動勢源的大小、化學性質(zhì)、使用時間、溫度和負載電流。

電動勢電源充電

在電源被充電時，電源內(nèi)部的電流是從電源正極流向負極，內(nèi)壓降的方向與電動勢的方向相反，電源的電動勢是反電動勢，這時路端電壓等于電動勢與內(nèi)壓降之和，即

電動勢電源放電

在電源放電的情況下，當外電路中沒有反電動勢時，路端電壓的變化規(guī)律服從含源電路的歐姆定律，其數(shù)學表達式為：

電動勢電源斷開

當電源的外電路斷開時，R可看作無限大，I變?yōu)榱?，?nèi)壓降Ir也變?yōu)榱悖@時電源內(nèi)部的非靜電力與靜電場力平衡。路端電壓等于電源的電動勢。

電源的電動勢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電荷流動起作用的力，并非泛指靜電力外的一切作用力。不同電源非靜電力的來源不同，能量轉(zhuǎn)換形式也不同。

化學電動勢（干電池、鈕扣電池、蓄電池等）的非靜電力是一種與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學作用，電動勢的大小取決于化學作用的種類，與電源大小無關(guān)，如干電池無論1號、2號、5號電動勢都是1.5伏。產(chǎn)生化學電動勢的電池稱為化學電池或電化電池，例如：銅鋅原電池，電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液。

感生電動勢和動生電動勢（發(fā)電機）。發(fā)電機的非靜電力起源于磁場對運動電荷的作用，即洛倫茲力。

根據(jù)法拉第電磁感應定律：只要穿過回路的磁通量發(fā)生了變化，在回路中就會有感應電動勢產(chǎn)生。而實際上，引起磁通量變化的原因不外乎兩條：其一是回路相對于磁場有運動；其二是回路在磁場中雖無相對運動，但是磁場在空間的分布是隨時間變化的，將前一原因產(chǎn)生的感應電動勢稱為動生電動勢，而后一原因產(chǎn)生的感應電動勢稱為感生電動勢。

感應電動勢的大小

光生電動勢（光電池）的非靜電力來源于內(nèi)光電效應。

在光照下，若入射光子的能量大于禁帶寬度，半導體PN結(jié)附近被束縛的價電子吸收光子能量，受激發(fā)躍遷至導帶形成自由電子，而價帶則相應地形成自由空穴。這些電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，空穴移向P區(qū)，電子移向N區(qū)，使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，于是在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生電壓，稱為光生電動勢，這就是光伏特效應。利用光伏特效應制成的敏感元件有光電池、光敏二極管和光敏三極管等。

壓電電動勢（晶體壓電點火、晶體話筒等）來源于機械功造成的極化現(xiàn)象。

當電介質(zhì)（晶體）受到一定方向外力的作用而產(chǎn)生變形時，就會引起它內(nèi)部正負電荷中心相對轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，從而導致在相應的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，于是在兩個表面產(chǎn)生電壓，稱為壓電電動勢；當外力作用除去時，表面的電荷也隨之消失，又重新恢復不帶電狀態(tài)；當外力作用方向改變時，電荷的極性也隨之改變。

溫差電動勢（溫差電源）的非靜電力是一種與溫度差和電子濃度差相聯(lián)系的擴散作用。

1821年德國物理學家塞貝克（T J Seeback）發(fā)現(xiàn)：當兩種不同金屬導線組成閉合回路時，若在兩接頭維持一溫差，回路就有電流和電動勢產(chǎn)生，后來稱此為塞貝克效應。其中產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電動勢述回路稱為熱電偶。

電動勢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。電動勢使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中，電動勢常用E表示。單位是伏（V）。

在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(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。

電動勢的大小等于非靜電力把單位正電荷從電源的負極，經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力（電源力）把正電荷量q從負極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功跟被移送的電荷量的比值，則電動勢大小為：

電動勢的方向規(guī)定為從電源的負極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。

電動勢使用電壓表

電源的電動勢可以用電壓表測量。測量的時候，電源不要接到電路中去，用電壓表測量電源兩端的電壓，所得的電壓值就可以看作等于電源的電動勢。如果電源接在電路中，用電壓表測得的電源兩端的電壓就會小于電源的電動勢。這是因為電源有內(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。電源的電動勢E等于內(nèi)電壓Ir和外電壓IR之和，即

電動勢使用電位差計

當有限電流通過時，在電池內(nèi)阻上要產(chǎn)生電位降，從而使得兩極間的電位差較電池電動勢要小。因此，只有在沒有電流通過電池時兩電極間的電位差才與電池電動勢相等。在精確測量時，不能直接用伏特計來測量一個電池的電動勢，就是因為使用伏特計時必須使有限的電流通過回路才能驅(qū)動指針旋轉(zhuǎn)，所得結(jié)果必然不是電池的電動勢，而只是電池兩極間的路端電壓。

一般采用補償法測電池的電動勢，常用的儀器為電位差計。電位差計是按照對消法測量原理而設(shè)計的一種平衡式電壓測量儀器。它與標準電池、檢流計等相配合，成為電壓測量的基本儀器。 其工作原理如下：

工作電源E，電阻R_AB，限流電阻R_P構(gòu)成的測量電路，其中電流

電壓與電勢差是一樣的概念

電壓與電動勢是兩個不同的物理量，電動勢是表明電源的一種特性的物理量，而電壓表明的是電場中兩點間電勢的差值。但它們的單位都是伏特（V），而且斷路時的路端電壓等于電源電動勢。

電動勢與電勢差（電壓）是容易混淆的兩個概念。電動勢是表示非靜電力把單位正電荷從負極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功與電荷量的比值；而電勢差則表示靜電力把單位正電荷從電場中的某一點移到另一點所做的功與電荷量的比值。它們是完全不同的兩個概念。

雖然電動勢與電勢差（電壓）有區(qū)別，但電動勢和電勢差一樣都是標量。對于給定的電源來說，不管外電阻是多少，電源的電動勢總是不變的，而電源的路端電壓則是隨著外電阻的變化而變化的，它是表征外電路性質(zhì)的物理量。

電動勢和電壓雖然具有相同的單位，但它們是本質(zhì)不同的兩個物理量。

（1）它們描述的對象不同：電動勢是電源具有的，是描述電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，電壓是反映電場力做功本領(lǐng)的物理量 。

（2）物理意義不同：電動勢在數(shù)值上等于將單位電量正電荷從電源負極移到正極的過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化成的電能的多少；而電壓在數(shù)值上等于移動單位電量正電荷時電場力作的功，就是將電能轉(zhuǎn)化成的其他形式能量的多少。它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過程是不一樣的 。

（3）二者做功的力不同：電壓是電場中兩點間的電勢差值,電場力在電場中移動單位正電荷所做的功就是電勢差,即電壓,W=UQ是電場力做的功,可見電壓U是與電場力做功相聯(lián)系的.電動勢是反映電源非靜電力做功這種特性的,它的數(shù)值大小等于電源非靜電力從電源負極向正極移送單位正電荷所做的功.在化學電源中非靜電力是與離子的溶解和沉淀過程相聯(lián)系的化學作用;在溫差電源中非靜電力是與溫差和電子濃度相聯(lián)的擴散作用;在普通發(fā)電機中非靜電力的作用是電磁作用.電動勢羅二即q中的平就是諸如以上這些非靜電力所做的功,所以電動勢g是與非靜電力做功相聯(lián)系的 。

（4）能量的轉(zhuǎn)化過程不同：電壓是電勢能變化的量度,是將電場能轉(zhuǎn)化為電荷機械能的過程.由于電勢在數(shù)值上等于單位正電荷在電場中具有的電勢能,電場中存在電壓,正電荷可以在電場力作用下通過做功由高電勢移向低電勢處,電勢能減小.電壓越高電勢能減小越大,那電勢能轉(zhuǎn)化為電荷運動機械能的值越大.與物體在重力場中自由下落重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的情況相類似.而電動勢卻是非靜電力反抗電場力做功,轉(zhuǎn)化其他形式能量本領(lǐng)的量度.在閉合電路中某種非靜電力作用在被移動的電荷上,增加了電荷的電勢能,在此其他形式的能如化學能、太陽能、熱能、機械能等轉(zhuǎn)化為電能.不同的電源這種由非靜電力做功轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同,所以電動勢也不同.如化學電源的電動勢決定于溶液跟極板的性質(zhì),發(fā)電機的電動勢決定于電樞、磁場和它們的相對運動 。

（5）在電路中的因果關(guān)系不同：如果電路中沒有電源,即使有電壓,電流形成也很短暫,最后電壓也不會維持。沒有電源(電動勢),電流就如無源之水,電壓也不會穩(wěn)定.因此電路中各部分電壓的產(chǎn)生和維持都是以電動勢的存在為先決條件的.就拿兩個孤立帶電導體來看,也必須要先有非靜電性質(zhì)的作用來遷移電荷,即必須先有電動勢,才談得上導體上有穩(wěn)定持續(xù)的電勢差(電壓) 。

（6）在給定電路中變與不變不同：對于一個給定的電源,一經(jīng)制好,電動勢就固定不變,與外電路是否接通無關(guān),也與外電路的組成情況無關(guān)而電路中的電壓卻要因外電路電阻的改變而改變,如并聯(lián)支路數(shù)目增減、電阻變化時將引起電路各部分電流、電壓重新分配,電壓將發(fā)生變化至于外電路斷開時的路端電壓在數(shù)值上等于電源電動勢,也只是這種分配的一個特殊結(jié)果,并不說明電壓就是電動勢 。

電動勢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。電動勢使電源兩端產(chǎn)生電壓。在電路中，電動勢常用E表示。單位是伏（V）。

在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負極板移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(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。

電動勢的大小等于非靜電力把單位正電荷從電源的負極，經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。如設(shè)W為電源中非靜電力（電源力）把正電荷量q從負極經(jīng)過電源內(nèi)部移送到電源正極所作的功跟被移送的電荷量的比值，則電動勢大小為：

電動勢的方向規(guī)定為從電源的負極經(jīng)過電源內(nèi)部指向電源的正極，即與電源兩端電壓的方向相反。

感應電動勢是在電磁感應現(xiàn)象里面既然閉合電路里有感應電流，那么這個電路中也必定有電動勢，在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應電動勢。

感應電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變的快慢有關(guān)系，

產(chǎn)生動生電動勢的那部分做切割磁力線運動的導體就相當于電源。

理論和實踐表明，長度為L的導體，以速度v在磁感應強度為B的勻強磁場中做切割磁感應線運動時，在B、L、v互相垂直的情況下導體中產(chǎn)生的感應電動勢的大小為：

電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。常用符號E表示。當穿過某一不閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈中雖無感應電流，但感應電動勢依舊存在。當一段導體在勻強磁場中做勻速切割磁感線運動時，不論電路是否閉合，感應電動勢的大小只與磁感應強度B、導體長度L、切割速度v及v和B方向間夾角θ的正弦值成正比，即E=BLvsinθ(θ為B,L,v三者間通過互相轉(zhuǎn)化兩兩垂直所得的角)。

在導體棒不切割磁感線時，但閉合回路中有磁通量變化時，同樣能產(chǎn)生感應電流。

在回路沒有閉合，但導體棒切割磁感線時，雖不產(chǎn)生感應電流，但有電動勢。因為導體棒做切割磁感線運動時，內(nèi)部的大量自由電子有速度，便會受到洛倫茲力，向?qū)w棒某一端偏移，直到兩端積累足夠電荷，電場力可以平衡磁場力，于是兩端產(chǎn)生電勢差。

應用楞次定律可以判斷電流方向。 2100433B

感應電動勢分為感生電動勢和動生電動勢。

第一類：動生電動勢：

磁場恒定，導體或回路運動→

第二類：感生電動勢：

磁場隨時間變化，導體或回路靜止→