在电源内部,电流在非静电力的作用下是从负极流向正极,单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时,非静电力所做的功,定义为电源的电动势ε。电动势可用各种方法来产生,常用的有电磁和化学的方法来产生。
在外电路自由电子受静电场力的作用从低电位向高电位移动。但电源内部是依靠非静电力将电子从高电位推向低电位。电动势的形成是各种形式的能量如化学能、机械能、电磁能、热能、辐射能等转变为电能的过程。在电源内部,静电力和非静电力都同时作用在电子上。在非静电力作用下,电子向电源的负极方向移动,于是电源内部两极等量异号电荷越积越多,静电场越来越大,静电力也随着增大,静电力要阻止电子的定向移动,当非静电力和静电力平衡时,则电源内部自由电子就停止移动,电源的两极之间形成稳定的电位差。
单位正电荷在电源内部从正极移到负极所做的功,叫做电源的电动势,用ε来表示。根据其定义:
式中 W——非静电力移动电荷所做的功;
Q——被移动的电荷。
电动势的单位是伏,用字母V表示。
电动势的方向从负极指向正极,与电源内的电流方向相同。
电源:提供非静电力的的装置叫电源。如蓄电池、干电池、发电机等。用图1-6的符号来表示。
图1-6 电源符号
电源的一端标“+”号,另一端标“-”号,是表示电源的两极。“+”号一端是高电位,也叫正电位;“-”号是端是低电位,也叫负电位。电源的电动势是一个定值与外电路的负载大小无关。
若将电源接于电路中,则该电源的两端的电位差就叫端电压。端电压在数量上等于电源在外电路上移动单位电荷时所做的功。用符号U来表示。(www.daowen.com)
电动势与端电压的关系,由下例说明,如图1-7所示是一个由内阻为r0的电源组成的简单电路。
图1-7 电源电阻的简单电路
在电路闭合时,电路中就有电流产生。这时电源的电动势一部分消耗在电源内部,叫内电压降,用U0表示。另一部分消耗在外电路中,叫外电压降,用U表示。因此电源的电动势等于内电压降和外电压降之和。即:
E=U0+U
电源的端电压为:
U=E-U0
当电路断开时,电动势在数值上等于电源两端的端电压。
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