C3-2-电源和电动势.pptx

电源及电动势

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3.2电源及电动势

问题：电源如何维持电路中的恒定电流？

一、非静电力

1.推动电荷运动的作用力

静电力：库仑作用力

非静电力：除静电力之外的力

2.恒定电流的性质

恒定电流线连续

3.维持恒定电流的条件

回到原点？闭合?

不能！

原因：

(1)

(2)有碰撞造成的动能损失

使小铁环重新回到原点，小环运动路径闭合的条件

除重力之外，施加其他推动力，即非重力的推动力

同理

维持稳恒电流，即：运动电荷路径能闭合的条件为：

除静电力之外，还需施加其他推动力，即非静电力

作用：补充碰撞消耗的能量

是否有无损耗的导体？

超导体

对比：当存在摩擦力时，

重力推动小铁环的例子

4.提供非静电力的装置---电源

导体内存在静电力

作用：推动正电荷由电 源正极运动到负极

问题：正电荷如何运动到 正 极，形成闭合电流？

电源外部

电源内部

正电荷的所受静电力：阻止正电荷向正极运动

正电荷的所受非静电力：必须存在，且方向指向正极

负极---正极

电流闭合循环的推动过程：

外:正极→负极；内：负极→正极

单位正电荷所受的非静电力

能量变化：

电位变化：

外部：高—低，

内部：低—高（正电荷）

二、电动势

由静电力的功引出电势差、电势

由非静电力的功引出一种所谓的势？

电动势

电动势特性

与外电路无关

(1)是否接外电路(2)电流流动方向

三、电源的路端电压-（负载两端的电压）

电源正、负两极间的电压差 (电动势？)

路端电压定义：

（a）积分路径可选电源内部、外部(选内部!）

（b）电源内满足普遍的欧姆定律

?

推动力与流之间的关系

电源电动势小于路端电压：被充电

理解与记忆

电源电动势大于路端电压:可放电

理想电源、实际电源

理想电源：内阻

特性：

即：无论充放电、电流大小

即：电源提供的路端电压恒定→→恒压源

缺点：电源提供的电压与电流有关

电源的充、放电功率

四、闭合回路的电流强度和输出功率

1.电流强度

考虑最简单的电源放电回路

利用已有公式

闭合回路（全电路）欧姆定律

2.输出功率及匹配条件

Poutmax?

负载电阻与电源的匹配条件

电源最大输出功率条件

问题？

在实际应用中是否总是追求最大输出功率？

五、稳恒电路导体中的电荷和电流线

问题

1.电荷分布

研究方法：从满足的条件分析

(b)分析

均匀导体

非均匀导体

在右图中的电流线管内

通过阴影闭合面的电通量

不同的非均匀情况

稳恒电流导体表面是否存在电荷？

2.恒定电流线性质：

导体内电场变化

由恒定电流线性质分析

问题

稳恒电流线平行导体表面的应用

q表面如何分布？

q表面使E电极强的地方减小

E电极弱的地方增加

不平行

但此时导体内J,E

相同之处

电场不随时间改变

满足高斯定理

满足环路定理，是保守场，可引入电势概念

六、静电场和恒定电场比较

不同之处

电场产生源：恒定电场由运动电荷产生，电荷 分布不 随时间改变；静电场由静止电荷产生

电场做功：恒定电场对运动电荷做功；稳恒电路中有 能量转移。

静电场中电荷静止，电场不做功。

稳恒电路中导体内存在电场；静电场中导体内的电场为零

电荷分布

电荷作用

导体面

体积最小的等位面

体积最大的电流管面

问题

导体内电场E不均匀

各截面j（=I/S）不同

电荷分析

拓展作业：

电池是各种无线通讯设备的最基础的部件，通常所用的锂电池性能受到天气条件的影响，在-20度时会损失50％的性能，到了零下40度会损失88％。复旦大学夏永姚教授团队发明可在零下70度使用的锂电池。该电池采用凝固点低、可在极端低温条件下导电的乙酸乙酯作为电解液，并使用两种有机化合物作为电极，分别为PTPAn阴极和PNTCDA阳极。阅读材料了解该电池的工作原理及其优缺点。

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