大学物理电磁学作业解答：4电源和电动势.ppt

4 电源和电动势4.1 电源、非静电力4.2 电源电动势4.3 电源充放电时的路端电压5 直流电路5.2 全电路的欧姆定律5.1 一段含源电路的欧姆定律5.3 电路中任意两点之间的电势差6 基尔霍夫方程组例：双电源供电电路例：电桥7 电容器的充放电过程提纲提纲例：电势差计14.1 电源、非静电力+在导体中有稳恒电流流动就不能单靠静电场，必须有非静电力把正电荷从负极板搬到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差，在导体中才有稳恒的电场及稳恒的电流 提供非静电力的装置就是电源，如化学电池、硅（硒）太阳能电池，发电机等实际上电源是把能量转换为电能的装置水池泵静电力欲使正电荷从高电位到低电位非静电力欲使正电荷从低电位到高电位24.2电源电动势* 定义描述电源非静电力作功能力大小的量，就是电源电动势电源外部电流从正极板到负极板叫外电路把单位正电荷从负极板经内电路搬至正极板，电源非静电力做的功 为了便于计算规定 的方向由负极板经内电路指向正极板，即正电荷运动的方向 单位：焦耳/库仑=（伏特）* 越大表示电源将其它形式能量转换为电能的本领越大其大小与电源结构有关，与外电路无关电源内部电流从负极板到正极板叫内电路。

3内电路非静电力因为电源外部没有非静电力，所以可写为：单位时间内非静电力所做的功 电源的瞬时功率电源电动势电源电动势 等等于电源维持单位于电源维持单位电流时所做的瞬电流时所做的瞬时功率4CuSO4ZnSO4CuZnCuSO4ZnSO4CuZnABCD中间有一素瓷板离子可以自由通过但两侧溶液不掺混铜极板上有Cu+离子沉积，在锌极板处Zn+溶解；动态平衡下溶液内各处电位相等电源开路时：A、B、C、D各处电位如图所示UDUAUCUB电位跃变由电源决定电源开路时，路端电压等于电动势4.3 电源充放电时的路端电压（以丹聂尔电池为例）5放电时UDUAUCUBI r充电时UDUAUCUBI r定义为内阻上压降+ + AD+ + DADADA65 直流电路5.1 一段含源电路的欧姆定律放电时充电时电动势7由能量守恒及转换定律得：为电池消耗于内电阻上的功率为电池的输出功率为电池的化学能功率5.2 全电路的欧姆定律85.3 电路中任意两点之间的电势差当不能忽略电源内阻时，可把电源等效成一个电动势为 ，内电阻为零和一个电阻为 的串联9#电流与巡视方向相同时，电阻上压降前为负，反之为正当电动势方向与巡视方向相同时，其前为正，反之为负。

巡视方向末端10因为 , 所以 通过节点电流的代数和为零6.1 基尔霍夫第一组 也称为节点的电流方程6 基尔霍夫方程组支路 branch 把任意一条电源和电阻串联的电路叫做支路回路 loop 把 n条支路构成的通路叫做回路节点 node 三条或更多条支路的汇集点叫做节点116.2 基尔霍夫第二方程组 也称为回路的电压方程若有 个节点，则有 个电流方程计算结果电流为正值，说明实际电流方向与图中所设相同若电流为负值表明实际电流方向与图中所设相反三条支路两个节点任一回路电压降的代数和为零 个回路电压方程若有 条支路，则有可解出 条支路的电流12计算结果电流为正值，说明实际计算结果电流为正值，说明实际电流方向与图中所设相同若电电流方向与图中所设相同若电流为负值，表明实际电流方向与流为负值，表明实际电流方向与图中所设相反图中所设相反例：双电源供电电路基尔霍夫第一、二方程组常系数线性方程组可解巡视方向13例：电桥(electric bridge)*桥路平衡时，所以：一般情况：ABDA回路BCDB回路ABEFA回路ABCDA回路是不独立14例：电势差计电路如图是标准电动势是待测电动势工作时在合上开关 后，将 、 合到 一侧，在保持 不动的情况下，调整电阻 使电流计 中无电流。

此时电流全部流过AB电阻丝，可列出回路电压方程：15保持R不变将 、 合到 一侧，调整滑动接头的位置直到电流计 中无电流，同理可得： AB电阻丝是均匀的，它的一段电阻和长度成正比，所以：167 电容器的充放电过程(RC电路的暂态过程) 充电 放电一阶线性常系数齐次微分方程一阶线性常系数非齐次微分方程17用分离变量解方程18初始条件：设 为时间常数 ，初始条件：19 放电 充电 用下述关系式可求出 及 各量的值，表明 时基本结束充放电过程具有时间的量纲单位:秒 20相当于电容短路时的电流 电容器充电图形21 电容器放电图形22电容器的充放电过程是从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过程，也叫做暂态过程它并不是稳恒过程，只有在一定条件下才能使用基尔霍夫方程组根据相对论，当极板上电量变化比较慢时，以致于回路的尺度比光速在时间常数内传播的距离小得很多时（c )，电场虽然变化，但在任意时刻，回路范围内的电场都十分近似地由该时刻的电荷分布所决定因而这电场就可以按稳恒电场处理这种缓慢变化的电场叫似稳电场23电容与电阻串联电路中，A、B为输入端，输入方波UAB，其宽度远大于时间常数 应用：微分电路在电阻上取输出，输出两个正反脉冲。

如输入幅度 UAB= 10伏，T=0.2秒，R=100k，C=100pF输入、输出具有微分的关系24充电时R上压降放电时R上压降25。