05 基础课 - 电源与电动势

为什么电流能通过电阻？

本质上是因为正电荷受静电力！

电路其实也是电场！

什么是电压/电势差？

电路里面的“高度差”可以理解为电压/电势差。

什么是电源？

电源：将正电荷从负极搬运到正极（举高）的装置

电源怎么搬运电荷？

电源内部正电荷所受静电力从正极指向负极，所以需要除静电力以外的其它力搬运电荷，将正电荷从负极移到正极。

这个力叫非静电力。

电路中的能量转移

电源内部的电势差称为电动势，用字母 $E$ 表示（注意不要和场强搞混了）。

• 电源内部的能量转移：

非静电力做功将其他形式的能转化为电荷的电势能。

$W_{\mathrm{非}}=Eq$

• 外电路的能力转移：

静电力做功将电势能转化为别的能。

$W_{\mathrm{电}}=Uq$

如何表示电源的厉害程度？

左边是手机电池，右边是特斯拉汽车电池

方法 1：用功率

$P=\frac{W}{t}=\frac{Eq}{t}=EI$（这里的 E 表示的是电源的电势差：电动势）

用这种方式来表示电池厉害的程度，有个缺点，功率的大小与外电路有关。比如外电路的电阻大，那么电流 $\frac{U}{R}$ 就小，功率就小；电阻小，电流 $\frac{U}{R}$ 就大，功率就大。

所以用功率的方式来表示电源能力的大小不太合适。

方法 2：直接用“高度差”

把正电荷搬的“越高”，电荷电势能越大，越厉害。

即与外电路无关，又能表示电源的能力。

什么是电动势？

衡量电源把其他形式能量转化为电势能的本领。

$E=\frac{W}{q}$

单位：$V$

电动势越大，表示能搬的越高。

E 是电源的能力，与 $W、q$ 无关。

注意，电动势和场强字母都是 E，需要分辨。

电动势、电势差、电压的区别

相同点：

单位都是 V，都表示“高度差”

不同点：

1. 描述的东西不一样

电动势：描述电源的物理量

电势差/电压：描述外电路的物理量

2. 对应的功能关系不一样

电动势：对应非静电力做功，产生电势能

电势差：对应静电力做功，消耗电势能

3. 物理意义不一样！

只要说到电势差、电压，一定是分析外电路！

电动势 VS 做功

1. 做功越多，电动势越大？（×）
2. 电动势越大，做功越多？（×）
3. 搬运同样多的电荷量，电动势越大做功越多？（√）

电动势、总电压相等吗？

抬升的高度与总的下降的高度相等吗？

例题

题 1

解

$E=\frac{W}{q}=\frac{180}{It}=\frac{180}{30}=6V$

题 2

解

A 错。物理意义不一样

C、D，电动势是电源本身的性质。

$B$

题 3

解

$D$