§2 电源及其电动势 一、电源 将其他形式能量转变成电能的装置。 ，欲形成稳恒电流，电路中电源不可少且电路闭合。 [分析] 如图4-12(a),若初始，导线相连后形成瞬时电流而达静电平衡。电能耗掉，仅靠静电力不能将此恢复原状，因而需要：①电路闭合，②含非静电力——如化学力等，参见图4-12(b)。 (a) (b) 图4-12 下面分析内、外电路电流成因： 图4-13 1、电源内——既存在稳恒电场，又存在与非静电力等效的非静电场：， 和反向，克服使正电荷电势升高，如图4-13。总场为 ，  电源放电时：，正电荷由低电位到高电位，非静电力做功，其它能转化为电能。 2、电源外——仅有稳恒电场，推动导线中正电荷由高低电势，途经其它用电器（或电阻）而将电能其它能。稳恒电场起着能量中转的作用。电源外。 [两点说明] (1) 存在非静电力的空间，其静电平衡条件应从电荷受合力为零考虑，修改为： (2) 在没有非静电力的地方（例如电源外），稳恒电流条件给出均匀导体内没有净电荷，电荷只分布于导体非均匀或界面处：  稳恒电场正是由这些电荷所激发。 二、电动势 将单位正电荷由电源负极经电源内移到正极时非静电力之功：  （电源内） 因为电源外，又无旋，所以上式也可写为：  反映电源中非静电力做功的本领，与外电路无关，是标量。 的单位为：伏特。 三、一段含源电路欧姆定律 即求电源路端电压。如图4-14闭合电路中一段含源电路：  因为，将代入上式，取积分路径：，则  图4-14 现分述上式中的第二项： 1、电源处于放电状态时 如图4-15， ，故，经电源内有  其中为电源内阻,故  即路端电压小于电动势。 图4-15 图4-16 2、电源处于充电状态时 如图4-16，同上分析，因，而有  即路端电压大于电动势。 [讨论] (1) 一段含源电路欧姆定律表达式是的翻版，是场量公式在路论中的化身与表现。以上充、放电情况均符合顺沿积分路径写电压降规律，如图4-17。 图4-17 结果为： 电源放电  电源充电  (2) 当内阻时，有恒定，即成为理想电压源。此时,不论I如何，电源输出恒定电压（无限大功率源）。 ① 此时，有路端电压而无电流，为电磁学实验中补偿法测提供了理论启示。 ② ，因为，故严禁如此。 (3) 能量转换    四、全电路欧姆定律 如图4-18简单含源闭合电路，处于放电状态。由，而此即外路电压：，所以，即，故  图4-18 [讨论] ① 全电路欧姆定律实质为 之对应的积公式； ② 推广至单闭路多电源、多电阻，有  分母电阻相加恒正，分子是代数和，决定I方向的是净电动势。 ③ 含源电路会表现出有电流而无电压、或有电压而无电流现象，如图4-19。 (a) (b) 图4-19 在图4-19(a)中：五个相同电源顺串成闭路，则  但是  在图4-19(b)中：两相同电源反串成闭路，则  但是  ④ 输出功率匹配条件 如图4-20，电路功率为 ， 令，得，代入上式得电源输出功率、负载获得最大功率分别为 ，  可见，效率，匹配时：。 图4-20