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什么是電動(dòng)勢(shì),電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別是什么?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:5809次  |  2020年02月13日  

電動(dòng)勢(shì),即電子運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),能夠克服導(dǎo)體電阻對(duì)電流的阻力,使電荷在閉合的導(dǎo)體回路中流動(dòng)的一種作用。電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的本領(lǐng)的物理量。電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓。


電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別:


電動(dòng)勢(shì)和電壓雖然具有相同的單位,但它們是本質(zhì)不同的兩個(gè)物理量。


(1)它們描述的對(duì)象不同:電動(dòng)勢(shì)是電源具有的,是描述電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量,電壓是反映電場(chǎng)力做功本領(lǐng)的物理量。


(2)物理意義不同:電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于將單位電量正電荷從電源負(fù)極移到正極的過(guò)程中,其他形式的能量轉(zhuǎn)化成的電能的多少;而電壓在數(shù)值上等于移動(dòng)單位電量正電荷時(shí)電場(chǎng)力作的功,就是將電能轉(zhuǎn)化成的其他形式能量的多少。

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它們都反映了能量的轉(zhuǎn)化,但轉(zhuǎn)化的過(guò)程是不一樣的。


(3)二者做功的力不同:電壓是電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差值,電場(chǎng)力在電場(chǎng)中移動(dòng)單位正電荷所做的功就是電勢(shì)差,即電壓W=UQ是電場(chǎng)力做的功,可見電壓U是與電場(chǎng)力做功相聯(lián)系的。


電動(dòng)勢(shì)是反映電源非靜電力做功這種特性的,它的數(shù)值大小等于電源非靜電力從電源負(fù)極向正極移送單位正電荷所做的功。


在化學(xué)電源中非靜電力是與離子的溶解和沉淀過(guò)程相聯(lián)系的化學(xué)作用;在溫差電源中非靜電力是與溫差和電子濃度相聯(lián)的擴(kuò)散作用;在普通發(fā)電機(jī)中非靜電力的作用是電磁作用。


電動(dòng)勢(shì)羅二即q中的平就是諸如以上這些非靜電力所做的功,所以電動(dòng)勢(shì)g是與非靜電力做功相聯(lián)系的。

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(4)能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程不同:電壓是電勢(shì)能變化的量度,是將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電荷機(jī)械能的過(guò)程。


由于電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷在電場(chǎng)中具有的電勢(shì)能,電場(chǎng)中存在電壓,正電荷可以在電場(chǎng)力作用下通過(guò)做功由高電勢(shì)移向低電勢(shì)處,電勢(shì)能減小。


電壓越高電勢(shì)能減小越大,那電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電荷運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的值越大。與物體在重力場(chǎng)中自由下落重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的情況相類似。


而電動(dòng)勢(shì)卻是非靜電力反抗電場(chǎng)力做功,轉(zhuǎn)化其他形式能量本領(lǐng)的量度。在閉合電路中某種非靜電力作用在被移動(dòng)的電荷上,增加了電荷的電勢(shì)能,在此其他形式的能如化學(xué)能、太陽(yáng)能、熱能、機(jī)械能等轉(zhuǎn)化為電能。


不同的電源這種由非靜電力做功轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同,所以電動(dòng)勢(shì)也不同。如化學(xué)電源的電動(dòng)勢(shì)決定于溶液跟極板的性質(zhì),發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)決定于電樞、磁場(chǎng)和它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。


(5)在電路中的因果關(guān)系不同:如果電路中沒有電源,即使有電壓,電流形成也很短暫,最后電壓也不會(huì)維持。沒有電源(電動(dòng)勢(shì)),電流就如無(wú)源之水,電壓也不會(huì)穩(wěn)定。因此電路中各部分電壓的產(chǎn)生和維持都是以電動(dòng)勢(shì)的存在為先決條件的。


就拿兩個(gè)孤立帶電導(dǎo)體來(lái)看,也必須要先有非靜電性質(zhì)的作用來(lái)遷移電荷,即必須先有電動(dòng)勢(shì),才談得上導(dǎo)體上有穩(wěn)定持續(xù)的電勢(shì)差(電壓)。


(6)在給定電路中變與不變不同:對(duì)于一個(gè)給定的電源,一經(jīng)制好,電動(dòng)勢(shì)就固定不變,與外電路是否接通無(wú)關(guān),也與外電路的組成情況無(wú)關(guān)而電路中的電壓卻要因外電路電阻的改變而改變。


如并聯(lián)支路數(shù)目增減、電阻變化時(shí)將引起電路各部分電流、電壓重新分配,電壓將發(fā)生變化至于外電路斷開時(shí)的路端電壓在數(shù)值上等于電源電動(dòng)勢(shì),也只是這種分配的一個(gè)特殊結(jié)果,并不說(shuō)明電壓就是電動(dòng)勢(shì)。


通俗點(diǎn)講,舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子


給定一個(gè)電源,它的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值不變的,而電源兩端的電壓與外電路所接的元件有關(guān)。


例:一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5伏特,內(nèi)阻是r=1歐。


當(dāng)電池不接任何元件時(shí),它的兩端的電壓數(shù)值與電動(dòng)勢(shì)數(shù)值相等,都等于1.5伏特。


當(dāng)電池與一個(gè)R=2歐的電阻構(gòu)成閉合電路時(shí),此時(shí)電路中的電流是


I=E/(R+r)=1.5/(1+2)=0.5安


那么電池兩端的電壓(外電路的電壓,也是路端電壓)是


U=I*R=0.5*2=1伏特,而電動(dòng)勢(shì)依然是1.5伏特


如果電池與兩個(gè)R=2歐的電阻串聯(lián)構(gòu)成閉合電路時(shí),此時(shí)電路中的電流是


I=E/(R+r)=1.5/(1+2+2)=0.3安


那么電池兩端的電壓(外電路的電壓,也是路端電壓)是


U=I*R=0.3*4=1.2伏特,而電動(dòng)勢(shì)依然是1.5伏特

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