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电动势

[日期:2015-10-28] 来源:  作者: [字体: ]

 

     电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中,电动势常用δ表示。电动势的单位和电压的单位相同,也是伏。

     电源的电动势可以用电压表测量。测量的时候,电源不要接到电路中去,用电压表测量电源两端的电压,所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中,用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中,电流通过内电阻r有内电压降,通过外电阻R有外电压降。电源的电动势δ等于内电压Ur和外电压UR之和,即δ=Ur+UR 。严格来说,即使电源不接入电路,用电压表测量电源两端电压,电压表成了外电路,测得的电压也小于电动势。但是,由于电压表的内电阻很大,电源的内电阻很小,内电压可以忽略。因此,电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。

   干电池用旧了,用电压用测量电池两端的电压,有时候依然比较高,但是接入电路后却不能使负载(收音机、录音机等)正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了,甚至比负载的电阻还大,但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候,电池内电阻分得的内电压还不大,所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后,电池内电阻分得的内电压增大,负载电阻分得的电压就减小,因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用,应该在有负载的时候测量电池两端的电压。有些性能较差的稳压电源,有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大,也是因为电源的内电阻较大造成的。
 
      电源的电动势是和非静电力的功密切联系的。非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力,并非泛指静电力外的一切作用力。不同电源非静电力的来源不同,能量转换形式也不同。
化学电动势(干电池、钮扣电池、蓄电池等)的非静电力是一种
切割磁场而产生电动势。切割磁场而产生电动势。
      与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用,电动势的大小取决于化学作用的种类,与电源大小无关,如干电池无论1号、2号、5号电动势都是1.5伏。产生化学电动势的电池称为化学电池或电化电池,例如:铜锌原电池,电解质溶液为硫酸铜溶液。
感生电动势动生电动势(发电机)。发电机的非静电力起源于磁场对运动电荷的作用,即洛伦兹力。

      根据法拉第电磁感应定律:只要穿过回路的磁通量发生了变化,在回路中就会有感应电动势产生。而实际上,引起磁通量变化的原因不外乎两条:其一是回路相对于磁场有运动;其二是回路在磁场中虽无相对运动,但是磁场在空间的分布是随时间变化的,将前一原因产生的感应电动势称为动生电动势,而后一原因产生的感应电动势称为感生电动势。[2] 
感应电动势的大小
  
  
为磁通量的变化量,
  
为时间,
  
为线圈匝数)

       光生电动势(光电池)的非静电力来源于内光电效应。

       在光照下,若入射光子的能量大于禁带宽度,半导体PN结附近被束缚的价电子吸收光子能量,受激发跃迁至导带形成自由电子,而价带则相应地形成自由空穴。这些电子一空穴对,在内电场的作用下,空穴移向P区,电子移向N区,使P区带正电,N区带负电,于是在P区和N区之间产生电压,称为光生电动势,这就是光伏特效应。利用光伏特效应制成的敏感元件有光电池、光敏二极管光敏三极管等。

      压电电动势(晶体压电点火、晶体话筒等)来源于机械功造成的极化现象。

      当电介质(晶体)受到一定方向外力的作用而产生变形时,就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生极化现象,从而导致在相应的两个表面上产生符号相反的电荷,于是在两个表面产生电压,称为压电电动势;当外力作用除去时,表面的电荷也随之消失,又重新恢复不带电状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变。

     温差电动势(温差电源)的非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用。

     1821年德国物理学家塞贝克(T J Seeback)发现:当两种不同金属导线组成闭合回路时,若在两接头维持一温差,回路就有电流和电动势产生,后来称此为塞贝克效应。其中产生的电动势称为温差电动势述回路称为热电偶

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