電動勢的定義是什麼意思

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電動勢是表示非靜電力把單位正電荷從負極經電源內部移到正極所做的功與電荷量的比值。下面是本站小編給大家整理的電動勢的定義簡介,希望能幫到大家!

電動勢的定義是什麼意思
  電動勢的定義

電動勢是反映電源把其他形式的能轉換成電能的本領的物理量。電動勢使電源兩端產生電壓。在電路中,電動勢常用E表示。單位是伏(V)。

在電源內部,非靜電力把正電荷從負極板移到正極板時要對電荷做功,這個做功的物理過程是產生電源電動勢的本質。非靜電力所做的功,反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內部,非靜電力做功的過程是能量相互轉化的過程。

電動勢的大小等於非靜電力把單位正電荷從電源的負極,經過電源內部移到電源正極所作的功。如設W為電源中非靜電力(電源力)把正電荷量q從負極經過電源內部移送到電源正極所作的功跟被移送的電荷量的比值,則電動勢大小為: 。如:電動勢為6伏説明電源把1庫正電荷從負極經內電路移動到正極時非靜電力做功6焦。有6焦的其他其形式能轉換為電能。

電動勢的方向規定為從電源的負極經過電源內部指向電源的正極,即與電源兩端電壓的方向相反。

  電動勢的生成機制

電源的電動勢是和非靜電力的功密切聯繫的。非靜電力是指除靜電力外能對電荷流動起作用的力,並非泛指靜電力外的一切作用力。不同電源非靜電力的來源不同,能量轉換形式也不同。

化學電動勢(乾電池、鈕釦電池、蓄電池等)的非靜電力是一種與離子的溶解和沉積過程相聯繫的化學作用,電動勢的大小取決於化學作用的種類,與電源大小無關,如干電池無論1號、2號、5號電動勢都是1.5伏。產生化學電動勢的電池稱為化學電池或電化電池,例如:銅鋅原電池,電解質溶液為硫酸銅溶液。

感生電動勢和動生電動勢(發電機)。發電機的非靜電力起源於磁場對運動電荷的作用,即洛倫茲力。

根據法拉第電磁感應定律:只要穿過迴路的磁通量發生了變化,在迴路中就會有感應電動勢產生。而實際上,引起磁通量變化的原因不外乎兩條:其一是迴路相對於磁場有運動;其二是迴路在磁場中雖無相對運動,但是磁場在空間的分佈是隨時間變化的,將前一原因產生的感應電動勢稱為動生電動勢,而後一原因產生的感應電動勢稱為感生電動勢。

感應電動勢的.大小 ( 為磁通量的變化量, 為時間, 為線圈匝數)

光生電動勢(光電池)的非靜電力來源於內光電效應。

在光照下,若入射光子的能量大於禁帶寬度,半導體PN結附近被束縛的價電子吸收光子能量,受激發躍遷至導帶形成自由電子,而價帶則相應地形成自由空穴。這些電子一空穴對,在內電場的作用下,空穴移向P區,電子移向N區,使P區帶正電,N區帶負電,於是在P區和N區之間產生電壓,稱為光生電動勢,這就是光伏特效應。利用光伏特效應制成的敏感元件有光電池、光敏二極管和光敏三極管等。

壓電電動勢(晶體壓電點火、晶體話筒等)來源於機械功造成的極化現象。

當電介質(晶體)受到一定方向外力的作用而產生變形時,就會引起它內部正負電荷中心相對轉移而產生極化現象,從而導致在相應的兩個表面上產生符號相反的電荷,於是在兩個表面產生電壓,稱為壓電電動勢;當外力作用除去時,表面的電荷也隨之消失,又重新恢復不帶電狀態;當外力作用方向改變時,電荷的極性也隨之改變。

温差電動勢(温差電源)的非靜電力是一種與温度差和電子濃度差相聯繫的擴散作用。

1821年德國物理學家塞貝克(T J Seeback)發現:當兩種不同金屬導線組成閉合迴路時,若在兩接頭維持一温差,迴路就有電流和電動勢產生,後來稱此為塞貝克效應。其中產生的電動勢稱為温差電動勢述迴路稱為熱電偶。

  電動勢與路端電壓關係

電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓,是靜電力把單位正電荷從正極經外電路移到負極所做的功。對於確定的電源來説,電動勢E和內電阻r都是一定的。

理想電動勢源不具有任何內阻,放電與充電不會浪費任何電能。理想電動勢源給出的電動勢與其路端電壓相等。

在實際應用中,電動勢源不可避免地有一定的內阻。實際電動勢源的電阻可以視為一個理想電動勢源串聯一個電阻為內阻的電阻器。電源的電動勢對一個固定電源來説是不變的,而電源的路端電壓卻是隨外電路的負載而變化的。內阻的大小取決於電動勢源的大小、化學性質、使用時間、温度和負載電流。

電源充電

在電源被充電時,電源內部的電流是從電源正極流向負極,內壓降的方向與電動勢的方向相反,電源的電動勢是反電動勢,這時路端電壓等於電動勢與內壓降之和,即 ,電路端電壓大於電動勢。

電源放電

在電源放電的情況下,當外電路中沒有反電動勢時,路端電壓的變化規律服從含源電路的歐姆定律,其數學表達式為: , 為電源的內電壓,也叫內壓降。可得 ,即電流I的大小隨外電阻R而變化。電流I增大時,內壓降Ir增大,路端電壓U就減小;反之,電流I減小時,路端電壓U就增大。

電源斷開

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