用电器必须接到电源上才能工作，没有电源，用电器就是一堆废铜烂铁。电源有两个极，用电压表测量电源两极间的电压，我们会发现，电源没有接入电路时两极间的电压比电源接入电路后两极间的电压大（例如：电源没有接入电路中，电压表的示数是9V，把电源接入电路后，电压表的示数就小于9V），这是为什么呢？

一、电源的电动势

电源的两极间存在着电压，接上用电器，电流就从电源的正极流出，经过电源以外的电路流回电源的负极。电流通过用电器时，用电器要消耗电能，显然，用电器所消耗的电能是由电源提供的，所以，电源是一种把其它形式的能量转化成电能的设备。例如：发电机和电池就是常见的电源，发电机是把机械能转化为电能，电池是把化学能转化成电能。

不同的电源将其它形式的能量转化成电能的本领大小一般不相同，，例如：一节干电池只能点亮一只小电珠，发电厂里的发电机能使成千上万盏电灯发光，同时还能带动大型电动机。为了表示电源把其它形式的能量转化成电能本领的大小，我们引入电动势的概念。

在物理学中，把表示电源将其它形式的能量转化成电能的本领大小的物理量叫做电源的电动势。用ε表示，它由电源本身性质决定，与是否接有电源以外的电路无关。

电动势是标量，在SI中的单位和电压的单位一样，依然是伏特，简称为伏，符号是V。

电动势ε虽然是标量，但经常说电动势的方向，这只是为了叙述方便而已。电动势的方向指的是电源内部电流的方向，所以物理学中规定：电动势的方向是由电源的负极经电源内部指向电源的正极（即电动势是指向电势升高的方向）。

电动势是电源的重要参数，电源的名牌上都标出了电动势的值，不同的电源的电动势的值是不同的。电池的种类繁多，常用的1号、5号干电池的电动势为1.5V，常用的铅蓄电池的电动势为2V，大型发电机的电动势可达几十千伏。电动势仅由电源本身的性质决定，跟外电路的情况无关。目前常用的电池有以下几种：干电池、锌汞电池、铅蓄电池、锂电池、太阳能电池等，如图6-32所示。

图6-32 常用的各种电源

二、全电路欧姆定律

包含电源在内的闭合电路叫做全电路。如图6-33（a）所示的全电路由两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫外电路，包括用电器和导线；另一部分是电源内部的电路叫内电路。外电路的总电阻叫做外电阻，用R表示；内电路也有电阻，用R i表示，通常称为电源的内电阻，简称内阻。

为了讨论方便，我们总可以把一个实际的电源（既有电动势ε又有内阻R i）抽象成一个只有电动势ε而没有内阻R i的理想电源和内阻R i的串联，如图6-33（b）中的虚线框内部分。理论分析表明，在闭合电路中电源电动势等于外电路的电压和内电路电压之和，即

图6-33 全电路欧姆定律

设全电路的电流为I，外电阻为R，内阻为R i，由部分电路欧姆定律可知U外=IR，U内=IR i，代入式（6-7）得

可变形为

公式（6-8）表明：全电路的电流I与电源的电动势ε成正比，与全电路的总电阻R+R i成反比。这一规律称为全电路欧姆定律。

例题1 如图6-34所示，电源的电动势为1.5V，内阻为0.20Ω，外阻为2.8Ω，求：全电路的电流是多少？外阻和内阻两端的电压各是多少？

解 已知：ε=1.5V，R=2.8Ω，R i=0.20Ω

求：I，U外，U内

根据全电路欧姆定律可得

根据部分电路欧姆定律可得

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图6-34 全电路

图6-35 测电源电动势和内阻

答：全电路的电流为0.50A，外阻两端电压为1.40V，内阻上的电压为0.10V。

例题2 如图6-35所示，R1=14Ω，R2=9Ω，当开关扳到位置1时，电流表的读数为0.2A，当开关扳到位置2时，电流表的读数为0.3A，求电源的电动势和内阻。

解 已知：R1=14Ω，R2=9Ω，I1=0.2A，I2=0.3A

求：ε，R i

根据全电路欧姆定律可列出方程组：

消去E，可得

代入数值，得

解之，可得：R i=1Ω ∴ε=3V

答：电源的电动势为3V，内阻为1Ω。

这也是实验室中常用的测量电源电动势和内阻的方法。

习题6-6

1.电源的电动势是1.5V，内电阻是0.15Ω，外电路的电阻是1.35Ω。求电路中的电流是多少？外电阻两端的电压是多少？

2.电源的内阻是0.2Ω，外电阻两端的电压是1.8V，全电路的电流是0.2A，求电源的电动势是多少？

3.有一电池。外电路的电阻是1Ω时，电路中的电流为1A；当外电路的电阻为2.5Ω时，电路中的电流为0.5A。问电源的电动势和内电阻各是多少？

4.有一电源，当它与9.4Ω的电阻连接时，测得电路中的电流为0.2A，当它与4.9Ω的电阻连接时，测得电路中的电流为0.4A，求该电源的电动势和内阻各是多少？

5.如题图6-3所示，合上开关S，当电阻箱的电阻R1=

4.0Ω时，测得电压U1=1.6V；当电阻箱的电阻R2=7.0Ω时，测得电压U2=1.75V，求电源的电动势ε和内阻R i。

题图6-3 测电动势和内阻