端電壓

當(dāng)電源放電時(shí)(對(duì)外電路作功)，它等于電源的電動(dòng)勢(shì)減去電源內(nèi)阻上的電壓降，即

電動(dòng)勢(shì)是對(duì)電源而言，它就是電源把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極時(shí)，非靜電力所做的功；電壓是針對(duì)一般電路中的兩個(gè)點(diǎn)而說的，即某段電路兩端的電壓，也就是電場(chǎng)力把單位正電荷從某點(diǎn)沿電路移到另一點(diǎn)時(shí)，所做的功。實(shí)際電路中：電源電動(dòng)勢(shì)約等于電路的開路電壓；路端電壓是指電源外電路兩端的實(shí)際電壓，其又有開路端電壓（簡(jiǎn)稱開路電壓）和閉路端電壓（簡(jiǎn)稱端電壓）之分。電壓表不能直接測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)，而實(shí)際測(cè)量開路電壓時(shí)，電壓表的內(nèi)阻不可能無窮大（未真正開路），所測(cè)結(jié)果存在一定誤差。

電源的電動(dòng)勢(shì)

全電路的歐姆定律：

其中

簡(jiǎn)而言之，電源電動(dòng)勢(shì)描述非靜電力（電池內(nèi)的化學(xué)能）做功的能力；路端電壓描述靜電力（電場(chǎng)能）在外電路做功的能力。當(dāng)開路

端電壓指電源正負(fù)兩極之間的電壓，又稱路端電壓或端壓。它等于電場(chǎng)力沿外電路把單位正電荷從電源正極移動(dòng)到電源負(fù)極所作的功。即等于外電路上的電壓降

路端電壓有開路端電壓和閉路端電壓之分，都用字母

電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的異同

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。

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??；反之，電流I減小時(shí)，路端電壓U就增大。

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)，根據(jù)I=E/(R r），I減小，根據(jù)U=E-Ir，U增大；同理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?，?nèi)壓降Ir也變?yōu)榱悖@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 Ir，路端電壓大于電動(dòng)勢(shì)。2100433B

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。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。

理想電動(dòng)勢(shì)源不具有任何內(nèi)阻，放電與充電不會(huì)浪費(fèi)任何電能。理想電動(dòng)勢(shì)源給出的電動(dòng)勢(shì)與其路端電壓相等。

在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)勢(shì)源不可避免地有一定的內(nèi)阻。實(shí)際電動(dòng)勢(shì)源的電阻可以視為一個(gè)理想電動(dòng)勢(shì)源串聯(lián)一個(gè)電阻為內(nèi)阻的電阻器。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。內(nèi)阻的大小取決于電動(dòng)勢(shì)源的大小、化學(xué)性質(zhì)、使用時(shí)間、溫度和負(fù)載電流。

電動(dòng)勢(shì)電源充電

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

電動(dòng)勢(shì)電源放電

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：

電動(dòng)勢(shì)電源斷開

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

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。所謂非靜電力，主要是指化學(xué)力和磁力。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，即非靜電力把電子從正極移到負(fù)極極所做的功與該電荷電量的比值，稱電源的電動(dòng)勢(shì)。用公式表示為

E=W/q

由上式可知，電動(dòng)勢(shì)的物理意義為，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。