从力学的角度看:以蓄电池为例,自由电子做匀速直线运动,化学力做正功,化学能减少。静电力做负功,电势能增加。合力做功为零,动能不变。即化学能转化为电能。同一电源,放电量不同,释放的电能不同;不同的电源,放电量相同,释放的电能也不同。为了描述电源把其他能转化为电能的本领的强弱,我们从理论上引入电动势的概念。
电动势数值上等于电源把其他能转化为电能的数值与放电量的比值。定义式:E=E/q,其中E为其他能转化为电能的数值,q为电源的放电量。
显然,同一电源,其电源的电动势E相同,放电量q不同,释放的电能E不同;不同的电源,其电源的电动势E不同,放电量q相同,释放的电能E也不同。
E与E,q无关,只与电源本身的性质有关。
在电源内部,化学力做正功,化学能减少;静电力做负功,电势能增加。化学力所做的正功W等于化学能转化为电能的数值E,即:W=E,所以电源的电动势还可以写成:E=W/q对闭合电路,按能量守恒有:化学能转化为电能的数值E等于内电路消耗的电能IUct与外电路消耗的电能IUt之和。即E=IUt+IUct,又q=It,所以E=qU+qUc,又根据电动势的概念E=qE,所以E=U+Uc.这表明,在闭合电路里,的电动势等于内、外电压之和。
然后做演示实验,也证实了电源的电动势等于内、外电压之和,即E=U+Uc理论和实验达到了完美的统一。
对公式E=U+Uc的讨论:1、当电源已接入电路时,电流不为零,内电压不为零,外电压小于电动势。
2、当电源未接入电路时,电流为零,内电压为零,外电压等于电动势。即电动势:数值上等于电源未接入电器两极之间的电势差。由此可见,电动势的两个定义是从不同的角度出发引入的,其本质是相同的。
电动势是标量。电动势的单位与电压的单位相同,是伏特。