题目

什么是电动势?什么是感应电动势?

提问时间：2021-03-27

答案

电路中因其他形式的能量转换为电能所引起的电位差,叫做电动势.用字母E表示,单位是伏特.在电路中,电动势常用符号δ表示.
2.原理：电动势是描述电源性质的重要物理量.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.非静电力有不同的来源.在化学电池（干电池、蓄电池）中,非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用；在温差电源中,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；在一般发电机中,非静电力起源于磁场对运动电荷的作用,即洛伦兹力.变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力,但因其力线呈涡旋状,通常不用作电源,也难以区分内外.
在电源内部,非静电力把正电荷从负极板移到正极板时要对电荷做功,这个做功的物理过程是产生电源电动势的本质.非静电力所做的功,反映了其他形式的能量有多少变成了电能.因此在电源内部,非静电力做功的过程是能量相互转化的过程.电源的电动势正是由此定义的,即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值,称电源的电动势.
3.公式：E＝W／q(E为电势能）E=-U
4.物理意义：由上式可知,在电源内部,非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功.
5.区别：电动势与电势差（电压）是容易混淆的两个概念.前面已讲过,电动势是表示非静电力把单位正电荷从负极经电源内部移到正极所做的功；而电势差则表示非静电力把单位正电荷从电场中的某一点移到另一点所做的功.它们是完全不同的两个概念.
6.闭合电路欧姆定律：电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压,是静电力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功.电源的电动势对一个固定电源来说是不变的,而电源的路端电压却是随外电路的负载而变化的.它的变化规律服从含源电路的欧姆定律,其数学表达式为：U＝E－Ir式中U为路端电压,Ir为电源的内电压,也叫内压降.对于确定的电源来说,电动势E和内电阻r都是一定的,从上式可以看出,路端电压U跟电路中的电流有关系.电流I增大时,内压降Ir增大,路端电压U就减小；反之,电流I减小时,路端电压U就增大.
7.可变电路：在电源放电的情况下,当外电路中没有反电动势时,路端电压U＝IR（R是外电路的总电阻）.根据含源电路的欧姆定律可得I＝E／（R＋r）,即电流I的大小随外电阻R而变化.因此,路端电压U也随外电阻R而变化.R增大时,I减小,U增大；R减小时,I增大,U减小.当外电路断开时,R变为无限大,I变为零,内压降Ir也变为零,这时路端电压等于电源的电动势.
但是不能认为路端电压一定小于电动势.在电源被充电时,电源内部的电流是从电源正极流向负极,内压降的方向与电动势的方向相反,电源的电动势是反电动势,这时路端电压等于电动势与内压降之和,即U＝E＋Ir,路端电压大于电动势.
感应电动势我们知道,要使闭合电路中有电流,这个电路中必须有电源,因为电流是由电源的电动势引起的.在电磁感应现象里,既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势.产生感生电动势的那部分做切割磁力线运动的导体就相当于电源.
感生电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关系.理论和实践表明,长度为l的导体,以速度v在此感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感应线运动时,在B、l、v互相垂直的情况下导体中产生的感应电动势的大小为：ε=Blv 式中的单位均应采用国际单位制,即伏特、特斯拉、米、米每秒.
电磁感应现象中产生的电动势.常用符号e表示.当穿过某一不闭合线圈的磁通量发生变化时,线圈中虽无感应电流,但感应电动势依旧存在.当一段导体在匀强磁场中做匀速切割磁感线运动时,不论电路是否闭合,感应电动势的大小只与磁感应强度b、导体长度l、切割速度v及v和b方向间夹角θ的正弦值成正比,即e＝blvsinθ.
在导体棒不切割磁感线时,但闭合回路中有磁通量变化时,同样能产生感应电流应用楞次定律可以判断电流方向.