什么是电动势?及电源电动势计算公式与方向确定

前面我们讲到在基本电路中的电流和电压的基础知识,而本文要讲的电动势和电压是一个很类似的概念。那么什么是电动势?电源电动势的计算公式是什么?它的方向如何确定及与电压有什么区别呢?

什么是电动势?

我们都知道,往用电设备中接入电源就可以使用设备工作,比如电灯里面放入干电池后灯泡(负载)会发光。呃……怎么这么神奇?接入一个所为的电源就能有电了,这个电源(比如干电池、光电池、发电机)怎么可以产生如此神奇的功能呢?原来电源中有一个叫做电源电动势的东西在帮忙,电动势能使电源两端产生电压。定义

在电源内部推动电荷移动的力成为电源力,电源力使将单位正电荷从电源的负极移动到正极所做的功称为电动势

电源内电源力克服电场力把正电荷从低电位的负极推到高电位的正极,这个升电位的过程是电源力做功的过程,也是其他形式能量转换成电能的过程。图片演示见下文:电动势的方向确定图①

理解:我们都知道电压的产生就好比水压,一头水位(类比电位)高,一头水位低就会有水压。但是水压不会平白无故的产生吧,此时电源力就好比一种能抽水的东西,这个东西会使劲的把“负极”中的水往一个叫做“正极”的水库中抽,这样“正极”中水位很高(类比电位高),而“负极”水库缺水,这样有水压,电源也就有了电压。而当从“正极”水库中开沟条渠(类比电源外接的导线)后水就会留到“负极”水库中,而此时电源中的专门“抽水”的电源力又看到负极中有好多水,它又开始不停的往正极中抽,就这样电路就一直工作着。

电源是个特殊的设备,它的作用就是利用电源中的化学能、光能、机械能转换成“电源力”这台超级“抽水机”可以使用的动力,而电源力获得动力后就努力做功将“正电荷”使劲往“正极”抽,而这个功就是电动势(也称为电源电动势)。现在大家理解那句话的含义了吧!

电动势与电压使用同样的单位,即伏特。但不同的是电动势是电源的“电压”,它是描述电源内部的一些里反应的物理量。而电路中我们一般所说的电压都是相对电路中某两个参考点之间的电位差。

电动势计算公式

电动势和电压不仅使用同样的单位,电动势计算公式也和电压计算公式很是类似:

电动势计算公式

公式中W表示电源力将正电荷从负极移动到正极时所做的功,单位是焦耳;q表示电荷,单位是库伦(c);大写字母E表示电动势,单位为伏特。电动势也有交流与直流之分,交流电动势用小写字母“e”表示。

电动势的方向确定

电动势的方向规定是电源力推动正电荷运动的方向,即从负极指向正极的方向。也就是电位升高的方向。电动势的方向与电压的方向是相反的(因为电压的方向规定与电场力方向一致,从高电位到低电位)。如下图所示:

电源电动势方向

图①中电源力克服电场力吧正电荷从低电位的负极推到高电位的正极,这个电位升的过程是电源力做功的过程,也是其他形式能量转为电能的过程。图②显示了电动势与电压之间的方向相反属性,电源外部的负载电路中(外电路)。正电荷在电场力推动下从高电位移到低电位(同时克服负载做功)。

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