電源的電動勢是和非靜電力的功密切聯(lián)系的。非靜電力是指除靜電力外能對電荷流動起作用的力,并非泛指靜電力外的一切作用力。不同電源非靜電力的來源不同, 能量轉(zhuǎn)換形式也不同。 化學(xué)電動勢(干電池、鈕扣電池、 蓄電池等)的非靜電力是一種 電動勢 與 離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的 化學(xué)作用,電動勢的大小取決于化學(xué)作用的種類,與電源大小無關(guān),如干電池?zé)o論1號、2號、5號電動勢都是1.5伏。產(chǎn)生化學(xué)電動勢的電池稱為化學(xué)電池或電化電池,例如: 銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液。 感生電動勢和動生電動勢(發(fā)電機)。發(fā)電機的非靜電力起源于磁場對運動電荷的作用,即洛倫茲力。 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:只要穿過回路的磁通量發(fā)生了變化,在回路中就會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。而實際上,引起 磁通量變化的原因不外乎兩條:其一是回路相對于磁場有運動;其二是回路在磁場中雖無相對運動,但是磁場在空間的分布是隨時間變化的,將前一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢,而后一原因產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為感生電動勢。[2] 感應(yīng)電動勢的大小
(
為磁通量的變化量,
為時間,
為線圈匝數(shù))[3] 光生電動勢(光電池)的非靜電力來源于內(nèi)光電效應(yīng)。 在光照下,若入射光子的能量大于禁帶寬度,半導(dǎo)體PN結(jié)附近被束縛的價電子吸收光子能量,受激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶形成自由電子,而價帶則相應(yīng)地形成自由空穴。這些電子一空穴對,在內(nèi)電場的作用下,空穴移向P區(qū),電子移向N區(qū),使P區(qū)帶正電,N區(qū)帶負(fù)電,于是在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生電壓,稱為光生電動勢,這就是光伏特效應(yīng)。利用光伏特效應(yīng)制成的敏感元件有光電池、光敏二極管和光敏三極管等。[4] 壓電電動勢(晶體壓電點火、晶體話筒等)來源于機械功造成的極化現(xiàn)象。 當(dāng)電介質(zhì)(晶體)受到一定方向外力的作用而產(chǎn)生變形時,就會引起它內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生極化現(xiàn)象,從而導(dǎo)致在相應(yīng)的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷,于是在兩個表面產(chǎn)生電壓,稱為壓電電動勢;當(dāng)外力作用除去時,表面的電荷也隨之消失,又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時,電荷的極性也隨之改變。[5] 溫差電動勢(溫差電源)的非靜電力是一種與溫度差和電子濃度差相聯(lián)系的擴散作用。 1821年德國物理學(xué)家塞貝克(T J Seeback)發(fā)現(xiàn):當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)線組成閉合回路時,若在兩接頭維持一溫差,回路就有電流和電動勢產(chǎn)生,后來稱此為塞貝克效應(yīng)。其中產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電動勢述回路稱為 熱電偶。[6] |
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