文档介绍：§2 电源及其电动势
一、电源
将其他形式能量转变成电能的装置。
,欲形成稳恒电流,电路中电源不可少且电路闭合。
[分析]
如图4-12(a),若初始,导线相连后形成瞬时电流而达静电平衡。电能耗掉,仅靠静电力不能将此恢复原状,因而需要:①电路闭合,②含非静电力——如化学力等,参见图4-12(b)。
(a) (b)
图4-12
下面分析内、外电路电流成因:
图4-13
1、电源内——既存在稳恒电场,又存在与非静电力等效的非静电场:
,
和反向,克服使正电荷电势升高,如图4-13。总场为
,
电源放电时:,正电荷由低电位到高电位,非静电力做功,其它能转化为电能。
2、电源外——仅有稳恒电场,推动导线中正电荷由高低电势,途经其它用电器(或电阻)而将电能其它能。稳恒电场起着能量中转的作用。电源外。
[两点说明]
(1) 存在非静电力的空间,其静电平衡条件应从电荷受合力为零考虑,修改为:
(2) 在没有非静电力的地方(例如电源外),稳恒电流条件给出均匀导体内没有净电荷,电荷只分布于导体非均匀或界面处:
稳恒电场正是由这些电荷所激发。
二、电动势
将单位正电荷由电源负极经电源内移到正极时非静电力之功:
(电源内)
因为电源外,又无旋,所以上式也可写为:
反映电源中非静电力做功的本领,与外电路无关,是标量。
的单位为:伏特。
三、一段含源电路欧姆定律
即求电源路端电压。如图4-14闭合电路中一段含源电路:
因为,将代入上式,取积分路径:,则
图4-14
现分述上式中的第二项:
1、电源处于放电状态时
如图4-15, ,故,经电源内有
其中为电源内阻,故
即路端电压小于电动势。
图4-15 图4-16
2、电源处于充电状态时
如图4-16,同上分析,因,而有
即路端电压大于电动势。
[讨论]
(1) 一段含源电路欧姆定律表达式是的翻版,是场量公式在路论中的化身与表现。以上充、放电情况均符合顺沿积分路径写电压降规律,如图4-17。
(放电)
(充电)
图4-17
结果为:
电源放电
电源充电
(2) 当内阻时,有恒定,即成为理想电压源。此时,不论I如何,电源输出恒定电