電源電動(dòng)勢(shì)是什么定義?

外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓



電動(dòng)勢(shì)、電壓、路端電壓



孟昭輝



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，即非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正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。



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就減小；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)，I減小，U增大；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)榱悖瑑?nèi)壓降Ir也變?yōu)榱?，這時(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＋I(xiàn)r，路端電壓大于電動(dòng)勢(shì)。