电动势自1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星以来人类已才把.DOC

电动势 自1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星以来人类已才把近件包括人造卫星、探测器、飞船、空问站等在内的飞行器送上了太空,这些飞行器所携带的众多仪器设备都需要供电才能工作因此电源系统对任何一种飞行器都是必不可少的。电源系统的 发展水乎 , 对提高飞行器的性能 , 使它能完成广泛而复杂的任务具有决定性作用。随着太空技术的发展飞行器的工作寿命不断提高功能日益改进 ,电源系统的功率已从早期的数十瓦增 加到数千瓦甚至上万瓦现在人造太空飞行器上采用的电源主要有太阳 能电源化学电源和核电源。为了将太阳能转化为电能往往在飞行器的外表面贴上很多厚度不到1mm长 4cm 、宽2cm 或长、宽都是 4cm 的半导体单晶薄片组成太阳能电池。有的飞行器外表面不适宜贴太阳能电池或表面积不够时就在飞行器身上 装上几块活动的翼板专门用来贴太阳能电池这样的翼板叫太阳能电池翼板图 12-1 就是2003年10月15日上午时成功发射升空的我国第一艘载人宇宙飞船 神舟五号 , 从图中可以清楚地看到神舟 五号飞船共有 4个太阳能 电池翼板它保证了飞船运行期间对电力的需求。为什么电池能向电路供电 下面我们以伏打电池（也叫做伽伐尼电池)为例，说明在静电力和非静电力的共同作用下，在电路中产生持续稳定电流的情形。最简单的伏打电池就是在稀酸 内放入一块铜板和一块钵板 ( 见图12-2) 。由于化学反应的结果，铜板带正电，电势较高，锌板带负电，电势较低，两板间形成静电场。 如果在极板间连接一用电器R，在静电力的作用下，自由电子将由锌板（负极 )通过用电器向铜板（正极）做定向运动 , 形成由铜板流向锌板的电流。如果电路中仅仅有静电力极板上的正负电荷将很快中和电流就不能维持。要使电流持 续流动必须要有 非静电力把正电荷不断搬到高电势的正极 A把负电荷不断搬到低电势的负极 B, 而化学反应中的化学力就是一种非静电力。正因为伏打电池中具有这种化学力伏打电池才能够提供持续电流。要注意上述化学反应 只发生在电极和电解液的接触层中图中、b 表示分别位于两接触层的点只有在这薄薄的接触层内才有非静电力存在图中把薄层放大了许多。由于铜板附近的电解液中有大量的正电荷被搬到铜板上 (相当于大量负电荷从铜板被搬到电解液中 )该处电解液的电势很低同理锌板附近的电解液中有大量的负电荷被搬到锌板上相当于大量正电荷从锌板被搬到电解液中)该处电解液的电势很高以至于锌板附近电解液的 电势要比铜板附近的电解液的电势高这两层电解液之间也形成一个静电场在这个静电场的作用下正电荷由锌板附近通过电解液移向铜板附近再被非静电力搬到 铜板正极上同时负电荷由铜板附近通过电解液移向 锌板附近再被非静电力搬到锌板负极上。图中用粗线箭头表示静电力对正电荷的作用力方向用细线箭头表示非静电力对正电荷的作用力方向可见在静电力和 非静电力的作用下电荷从电路的任一点出发经过电路的不同部分又回到出发点开始新一轮的流动。我们把这种包含电源、用电器和导线等的完整回路叫做闭合电路或全电路。 三、内电路和外电路我们已经知道包含电源、用电器和导线等的完整回路叫做闭合电路或全电路以区别以前学习过的部分电路。 闭合电路可以分成两部分一部分是电源外部的电路叫做外电路例如在图中电池以外与正负极板相连的电路就是外电路以前学习过的部分电路就包含在现在所讲的外电路中另一部分是电源内部的电路叫做内电路例如在图中电池以内由锌板经过电解液到铜板的这部分电路就是内电路。外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻内电路对电流也有阻碍作用叫做内电阻 简称内阻。如发电机的电枢电阻、图中电池内部的电解液电阻等。当电路中有电流通过时内、外电路的两端都有电压外电路两端的电压就 是电源两极板之间的电压叫做外电压也叫做端电压如图中铜板和锌板之间的电压内电路两端的电压叫做内电压它不是电源、正负极板之间的电压而是电源内部靠近极板的两点间的电压在图中b 、两点间的电压才是内电压。或者说外电压是电流通过外电阻产生的电压内电压是电流通过内电阻产生的电压。外电压的测量比较容易只要把电压表的两端与电源 的两个极板并联即可测得。内电压有时也可直接测量但需要用探针深入到电源、内部如在图12-2中只要把与电 压表相连的两个金属探针深入到 b 、两点 ( 不能与电池极板 接触 ), 就可测出伏打电池的内电压。有的电源不能直接用电压表测量内电压就只能根据内电阻和电流强度用部分电路欧姆定律进行计算得出内电压。 正电荷在电场力的作用下，由正极A经外电阻R到达负极 B，电势能减少，转化为内能,相当于儿童下滑时重力势能减少，转化为其他形式的能。电荷到达负极B后,在非静电力的作用下进入接触层b处,电势能增加。相当于在升降机作用下,儿童的重力势能增加。接着在电源内部电场力的作用下,正电荷通过电源内部的内电阻r，由电势