电源电动势 p295
非静电力：提供能量使电荷从低电位 ——高电位
电源
在外电路上：维持恒定电压,在电场力作用下正电荷从电源正极 ——负极
在电源内部在非静电力作用下
正电荷克服静电力从电源负极 ——正极
在闭合电路中,静电场力 E+非静电力 K使电荷运动形成一个闭合电流线 。
电动势
定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功
标量
方向：电源内部 负 ——正
与外电路是否接通无关
有时无法区分电源内外，如涡旋电场
ldK?
ldK?
电源内
)( KEj电源内部 电流密度电源的电动势、
内阻和路端电压
路端电压
U
U
IrdljU
,,1c o s
,,1c o s
c o s
放电电路充电电路
SdlIdljdljdlK )1(?
dljKdlEUUU )(?
外电路上电场力做功沿电源内部积分闭合电路欧姆定律
I=0,内阻电势降落为 0,U=?
外电路开路或电势得到补偿
r=0,无论电流沿什么方向，是否为 0,U=?
电压恒定 ——理想电压源
任一电源可以看成 理想电压源串联一个内阻 r
IrIR
rR
I
外阻上电势降内阻上电势降无关，近似为常数与 恒流源 RIrIRr,
无关与 恒压源 rIRIRr,
电源的功率
闭合电路的电源所提供的总功率
rIRIIP 22 耗P
2
2
2
2
)( rR
RR
rR
RIUIP
出
2
2
2
2
)( rR
rr
rR
rIP
耗什么情况下输出功率最大？
0?dRdP出耗出 ＝ PrP
Rr
4
2?
时最大
rR
R
P
P
出?
电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比
负载电阻越大，效率越高
要求获得最大输出功率与电源效率高不能同时满足 （ 输变电路 ； 无线电设备 ）
不变或 ttzyxEzyxj),,(),,(
恒定电路与恒定电场 p297
定性理解：
电荷分布 场强分布 电流场
0
S
dSj 0 j
恒定电流满足恒定条件通过任意闭合面的电流通量为零
物理图象：
电流线连续性地穿过闭合曲面所包围的体积,
不能在任何地方中断,永远闭合曲线 。
恒定电路中静电场的作用
电流场中，决定电场的电荷如何分布？
在没有非静电力的地方，均匀导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面或分界面上
证明,均匀导体 ——?与（ x,y,z)无关
0,0 jt 0
0
EE
0),,(0),,( zyxzyx0
“有体电流但无体电荷密度,,
如何理解？
0,0,0 vj
非均匀导体内部有电荷
恒定情况下电力线和电流线必须与导体表面平行
若均匀导线中，电流线不与导体表面平行使电荷迁移到导线表面方向一致与
nE
jE
E
||
导线表面电荷的积累而产生一个派生电场 E’
E’与 En 方向相反，达到平衡后，两者抵消
导线内只剩下平行分量 E||
恒定情况下，恒定电场起什么作用？
保证电流的闭合性负极的作用下从正极E正电荷在外电路：
正极相反，正电荷从负极k与E在电源内部：
非静电能 转化为 静电势能电势能 转化为 热能
结论,电流分布由电场决定，电场由电源和分布于导线表面及内部不均匀处的电荷产生
决定电路中电流分布
均匀导线联接电路瞬间，电路中的电流从 0—— I
的过程是一个 从非恒定向恒定过渡的过程温差电
形成温差电动势的非静电力与热现象有关
汤姆孙效应及电动势
因温度不均匀引起的热扩散 ——等效于一种非静电力
dl
dTTK )(
21 )(),( 21 TTab dTTdTT lK
类似气体分子热运动,自由电子从高温端向低温端扩散
宏观上等效于一个非静电力 ——
K导致电荷迁移
在导体两端,有电荷积累 ——E，
反抗 K
E+K＝ 0,达到平衡
瞬间完成 ——吸热汤姆孙系数
(T)~10-5V/oC
此电流过程 K作正功
吸热 ——转化成电势能
此电流过程 K作负功
电势能降低 ——放热
汤姆孙效应是热 ——电转换效应
可逆（不同于焦耳热）
(T)与材料的性质有关
用同种金属,只依靠汤姆孙电动势，也不能在闭合回路内建立恒定电流。
)(T?
)(T?
佩尔捷效应及其电动势
密度不均匀引起的电子扩散 —
—等效于一种非静电力吸热 —— K作正功电势能提高放热 —— K作负功电势能降低
)(TUU ABBA
VAB 32 1010~
在单一温度下只依靠珀耳帖电动势不能在闭合回路内建立恒定电流温差电动势
闭合回路是由两种金属 A,B组成的，接头 1,2温度分别为 T1,T2
1221 )()()()( 21 TT BTT ABAAB dTTdTTTT
在接头 1,2两处形成了 佩尔捷 电动势大小不等
在金属 A和 B内分别形成的 汤姆孙 电动势的大小也不相等 ——温差电动势
温差电动势 存在于整个闭合回路上，在它的推动下，闭合回路中形成恒定电流电动势存在于整个闭合回路应用
温差电偶（如图）
主要用于测量温度
优点是，测量范围广
受热面积和热容量都可以做得很小，可测量微小的温度变化或微小的热量半导体的温差效应
金属中的温差电动势约为 0一
10?V／?C
半导体中同样存在着以上三种效应，而且更为显著，常为几百
V／?C,甚至达到几 mV／?C
温差电堆 ——发电
半导体的 佩尔捷 效应较强,可用于致冷 (使电流反向 )
温差发电和致冷的效率都并不高
优点：无转动部件,结构简单,寿命长,可靠,反应快,易控制,可小型化,无噪声,无干扰,污染等
适用于某些特殊的场合 。 如太阳能汽车和空间站及人造卫星中的太阳能电池
非静电力：提供能量使电荷从低电位 ——高电位
电源
在外电路上：维持恒定电压,在电场力作用下正电荷从电源正极 ——负极
在电源内部在非静电力作用下
正电荷克服静电力从电源负极 ——正极
在闭合电路中,静电场力 E+非静电力 K使电荷运动形成一个闭合电流线 。
电动势
定义：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功
标量
方向：电源内部 负 ——正
与外电路是否接通无关
有时无法区分电源内外，如涡旋电场
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放电电路充电电路
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外电路上电场力做功沿电源内部积分闭合电路欧姆定律
I=0,内阻电势降落为 0,U=?
外电路开路或电势得到补偿
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电压恒定 ——理想电压源
任一电源可以看成 理想电压源串联一个内阻 r
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无关与 恒压源 rIRIRr,
电源的功率
闭合电路的电源所提供的总功率
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电源的效率：电源输出功率与电源总功率之比
负载电阻越大，效率越高
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恒定电路与恒定电场 p297
定性理解：
电荷分布 场强分布 电流场
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恒定电流满足恒定条件通过任意闭合面的电流通量为零
物理图象：
电流线连续性地穿过闭合曲面所包围的体积,
不能在任何地方中断,永远闭合曲线 。
恒定电路中静电场的作用
电流场中，决定电场的电荷如何分布？
在没有非静电力的地方，均匀导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面或分界面上
证明,均匀导体 ——?与（ x,y,z)无关
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“有体电流但无体电荷密度,,
如何理解？
0,0,0 vj
非均匀导体内部有电荷
恒定情况下电力线和电流线必须与导体表面平行
若均匀导线中，电流线不与导体表面平行使电荷迁移到导线表面方向一致与
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导线表面电荷的积累而产生一个派生电场 E’
E’与 En 方向相反，达到平衡后，两者抵消
导线内只剩下平行分量 E||
恒定情况下，恒定电场起什么作用？
保证电流的闭合性负极的作用下从正极E正电荷在外电路：
正极相反，正电荷从负极k与E在电源内部：
非静电能 转化为 静电势能电势能 转化为 热能
结论,电流分布由电场决定，电场由电源和分布于导线表面及内部不均匀处的电荷产生
决定电路中电流分布
均匀导线联接电路瞬间，电路中的电流从 0—— I
的过程是一个 从非恒定向恒定过渡的过程温差电
形成温差电动势的非静电力与热现象有关
汤姆孙效应及电动势
因温度不均匀引起的热扩散 ——等效于一种非静电力
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类似气体分子热运动,自由电子从高温端向低温端扩散
宏观上等效于一个非静电力 ——
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在导体两端,有电荷积累 ——E，
反抗 K
E+K＝ 0,达到平衡
瞬间完成 ——吸热汤姆孙系数
(T)~10-5V/oC
此电流过程 K作正功
吸热 ——转化成电势能
此电流过程 K作负功
电势能降低 ——放热
汤姆孙效应是热 ——电转换效应
可逆（不同于焦耳热）
(T)与材料的性质有关
用同种金属,只依靠汤姆孙电动势，也不能在闭合回路内建立恒定电流。
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佩尔捷效应及其电动势
密度不均匀引起的电子扩散 —
—等效于一种非静电力吸热 —— K作正功电势能提高放热 —— K作负功电势能降低
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VAB 32 1010~
在单一温度下只依靠珀耳帖电动势不能在闭合回路内建立恒定电流温差电动势
闭合回路是由两种金属 A,B组成的，接头 1,2温度分别为 T1,T2
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在接头 1,2两处形成了 佩尔捷 电动势大小不等
在金属 A和 B内分别形成的 汤姆孙 电动势的大小也不相等 ——温差电动势
温差电动势 存在于整个闭合回路上，在它的推动下，闭合回路中形成恒定电流电动势存在于整个闭合回路应用
温差电偶（如图）
主要用于测量温度
优点是，测量范围广
受热面积和热容量都可以做得很小，可测量微小的温度变化或微小的热量半导体的温差效应
金属中的温差电动势约为 0一
10?V／?C
半导体中同样存在着以上三种效应，而且更为显著，常为几百
V／?C,甚至达到几 mV／?C
温差电堆 ——发电
半导体的 佩尔捷 效应较强,可用于致冷 (使电流反向 )
温差发电和致冷的效率都并不高
优点：无转动部件,结构简单,寿命长,可靠,反应快,易控制,可小型化,无噪声,无干扰,污染等
适用于某些特殊的场合 。 如太阳能汽车和空间站及人造卫星中的太阳能电池
