2 电动势
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道什么是电源，了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系.2.知道电动势的定义式，并会进行简单计算，了解电源的内阻.
科学探究：收集信息，了解各种型号的电源、电池，知道同一种类的电池电动势相同，但内阻和容量不同.
一、电源与非静电力做功
1.非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加. 2.电源
(1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.
(2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电能，在电源外部，电场力做正功，电能转化为其他形式的能. 二、电动势和内阻 1.电动势
(1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值.
(2)定义式：E＝.单位：伏特(V)
(3)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量.
(4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关. 2.内阻：电源内部导体的电阻.
判断下列说法的正误.
(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加.( √ ) (2)所有的电源，均是将化学能转化为电势能的装置.( × )
(3)电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比.( × ) (4)E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定.
( √ )
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WqWq
一、对非静电力的理解
1.如图1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失.在这个过程中，水管中只有一个短暂水流.怎样才能保持A、B之间稳定的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢？ 答案 需要加一个抽水机，把水池B中的水抽到水池A中.
2.如图2所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流.电源是通过什么力做功实现这个功能的？
图1 图2
答案 通过非静电力做功.
3.对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动，分析它们的能量转化情况.
答案 当水由A池流向B池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；
当抽水机将B中的水抽到A的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能；在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能.
1.非静电力：电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极、负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力，是对除静电力外能对电荷流动起作用的其他力的统称. 2.来源
(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能. (2)在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能.
3.功能关系：非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程.做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.
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例1 (多选)下列说法正确的是( )
A.在外电路和电源内部，正电荷都受非静电力作用，所以能不断定向移动形成电流 B.静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少 C.在电源内部正电荷能从负极到正极是电源内部非静电力克服静电力做功的结果 D.静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加 答案 CD
解析 在电源外部，电荷受静电力作用，而在电源内部，电荷既受静电力作用，又受非静电力作用，故能使电荷不断定向移动形成电流，选项A错误，C正确；静电力做功，使电荷电势能减少，非静电力做功，使电荷电势能增加，选项B错误，D正确.
例2 (多选)电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，如图3所示，下列说法正确的是( )
图3
A.可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做功相类比 B.可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做功类比 C.可以将电流通过灯泡时电流做功与重力对球做功类比 D.可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比 答案 BC
解析 将电势能类比重力势能，电流通过灯泡做功，电势能减少，可类比重力做功，重力势能减少.非静电力做功，电势能增加，可类比抛球时人对球做功，球重力势能增加，故B、C正确.
二、对电动势的理解
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图4所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样.
图4
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2024学年高中物理 第二章 恒定电流 2 电动势学案 新人教版必修2
