电源电动势是什么定义?怎么判断其大小?

题目

电源电动势是什么定义?怎么判断其大小?
路端电压又是什么?它和电源电动势有什么关系?

答案

外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压,通常叫做路端电压
电动势、电压、路端电压
孟昭辉
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.所谓非静电力,主要是指化学力和磁力.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.用公式表示为
E＝W／q
由上式可知,电动势的物理意义为,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.
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.
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.
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.