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电位差
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电位差和电动势是同义词，已合并。

定义

维持电流持续流动的电学量，为理想电压源的端电压。

电动势

科技名词定义中文名称：

电动势

英文名称：

electromotive force，EMF

定义：

维持电流持续流动的电学量，为理想电压源的端电压。

应用学科：

电力（一级学科）；通论（二级学科）

（以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布）

定义

电动势的大小等于非静电力把单位正电荷从电源的负极，经过电源内部移到电源正极所作的功。如设W为电源中非静电力(电源力)把正电荷量q从负极经过电源内部移送到电源正极所作的功，则电动势大小为E=W/q

电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，即与电源两端电压的方向相反。

原理

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。非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力，并非泛指静电力外的一切作用力。非静电力有不同的来源。在化学电池（干电池、蓄电池）中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用；在温差电源中，非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用；在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用，即洛伦兹力。变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力，但因其力线呈涡旋状，通常不用作电源，也难以区分内外。

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，称电源的电动势（E）。

公式

E=W/q （E为电动势）

E=U+Ir=IR+Ir

（U为外电路电压，r电源内阻，R为外电路电阻集总参数）

物理意义

由上式可知，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。也就是说，电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力就叫做电场力。这种力一定会维持。

区别

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与电荷量的比值。它们是完全不同的两个概念。

注意：虽然电动势与电势差（电压）有区别，但电动势和电势差一样都是标量

闭合电路欧姆定律 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。

可变电路

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，电路端电压大于电动势。

教学参考资料高中物理选修

电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用E表示。电动势的单位和电压的单位相同，也是伏。　电源的电动势可以用电压表测量。测量的时候，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中，用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中，电流通过内电阻r有内电压降，通过外电阻R有外电压降。电源的电动势E等于内电压Ir和外电压IR之和，即E=Ir+IR 。严格来说，即使电源不接入电路，用电压表测量电源两端电压，电压表成了外电路，测得的电压也小于电动势。但是，由于电压表的内电阻很大，电源的内电阻很小，内电压可以忽略。因此，电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。　

干电池用旧了，用电压表测量电池两端的电压，有时候依然比较高，但是接入电路后却不能使负载（收音机、录音机等）正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了，甚至比负载的电阻还大，但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候，电池内电阻分得的内电压还不大，所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后，电池内电阻分得的内电压增大，负载电阻分得的电压就减小，因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用，应该在有负载的时候测量电池两端的电压。有些性能较差的稳压电源，有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大，也是因为电源的内电阻较大造成的。

走势

电源内部的非静电力把单位正电荷从电源负极经内电路移动到正极过程中做的功。电动势的符号是ε，单位是伏(V)。电源是一种把其他形式能转变为电能的装置。要在电路中维持恒定电流，只有静电场力不够，还需要有非静电力。电源提供非静电力，把正电荷从低电势处移到高电势处，非静电力推动电荷做功的过程，就是其他形式能转换为电能的过程。电动势是表征电源产生电能的性能的物理量。如：电动势为6伏说明电源把1库正电荷从负极经内电路移动到正极时非静电力做功6焦。有6焦的其他其形式能转换为电能。　　

当电源的外电路断开时，电源内部的非静电力与静电场力平衡，电源正负极两端的电压等于电源电动势。当外电路接通时，端电压小于电动势。　　

不同电源非静电力的来源不同，能量转换形式也不同。化学电动势(干电池、钮扣电池、蓄电池等)的非静电力是一种化学作用，电动势的大小取决于化学作用的种类，与电源大小无关，如干电池无论1号、2号、5号电动势都是1.5伏。发电机的非静电力是磁场对运动电荷的作用力。光生电动势(光电池)的非静电力来源于内光电效应。压电电动势(晶体压电点火、晶体话筒等)来源于机械功造成的极化现象。

反电动势

反电动势是指与电源的电动势方向相反的电动势。　　

正常工作的电动机线圈（接电源的）、变压器一次线圈产生的电动势，就是反电动势（又属于感应电动势）。这个电动势抵消电源的电动势绝大部分。电源电动势=反电动势+线路电阻×电流。　　

给电池充电时，电池的电动势也是反电动势，同样，电源电动势=反电动势+线路电阻×电流。　　

线圈类的用电器，如电动机，变压器，其反电动势的产生本质就是电磁感应。

计

原理结构

电位差计是用补偿原理构造的仪器。补偿方法的特点是不从测量对象中支取电流，因而不干扰被测量的数值，测量结果准确可靠，电位差计用途很广，配以标准电池、标准电阻等器具，不仅能在对准确度要求很高的场合测量电动势、电势差(电压)、电流、电阻等电学量，而且配合以各种换能器，还可用于温度、位移等非电量的测量和控制。当没有电流流过时，电池的正负极间的电势差等于电池的电动势。如有电流流过，因在电池内阻上有一定电压降(用电压表测量电池两极间的电压，就是这种情形)，这时测得的不再是电池电动势，而只能称作端电压。若能在无电流流过时进行测量，

ST1100A型电子电位差计

就可直接测量电动势了。补偿法就是这样一种方法。

实物实例

以ST1100A型号为例:

1.ST1100A电子电位差计测量范围:

1uV~49.999mV与100uV~4.9999V与0.1Uv~19.999mA均带输出

八种热电偶温度直读（K，E，J，S，T，B，R，N）

2.准确度: 0.04%

3.电源:1.5V干电池8节

4.外型尺寸:310×240×170(mm)

5.质量:约4kg

各量程主要技术参数　测量，输出范围基本误差分辨率最大输出显示方式 0~19999,9mV ±,(0,04%Ux+200uV) 100uV 2mA 四位半,LED显示 0~199,99mV ±,(0,04%Ux+20uV) 10uV 2mA 0~19,999mV ±,(0,04%Ux+2uV) 1uV 2mA 2000,0~4999,0mV ±,(0,04%Ux+500uV) 300uV 2mA 200,00~499,90mV ±,(0,04%Ux+50uV) 30uV 2mA 20,000~49,990mV ±,(0,04%Ux+5uV) 3uV 2mA 0~1,9999mA ±,(0,04%Ix+0,2uA) 0,1uA 2V 0~19,999mA ±,(0,04%Ix+2uA) 1uA 2V 0~1230,0℃(K) ±,(0,1%Tx+0,2℃) 0,1℃ 0~660,0℃(E) ±,(0,1%Tx+0,2℃) 0,1℃ 0~860,0℃(J) ±,(0,1%Tx+0,2℃) 0,1℃ 0~1768,0℃(S) ±,(0,1%Tx+1℃) 0,5℃ 0~380,0℃(T) ±,(0,1%Tx+0,2℃) 0,1℃ 300,0~1600,0℃(B) ±,(0,1%Tx+1℃) 0,5℃ 0~1600,0℃(R) ±,(0,1%Tx+1℃) 0,5℃ 0~1300,0℃(N) ±,(0,1%Tx+0,4℃) 0,2℃

电位差计种类介绍

传统电位差计

电位差计分直流电位差计和交流电位差计。直流电位差计用于测量直流电压，使用时调节标准电压的大小，以达到两个电压的补偿。交流电位差计用于测量工频到声频的正弦交流电压。两同频率正弦交流电压相等时，要求其幅值和相位均相等，因此交流电位差计的线路要复杂一些，并且至少有两个可调量。交流电位

电位差计

差计在市场上只有用于工频的产品，其他频率的交流电位差计均需自行设计制作。随着直流电流比较仪的理论和技术不断发展和完善，出现了准确度很高的直流电流比较仪式电位差计，其测量误差约为百万分之一数量级。

在用电位差计校准电流表时，是通过用电位差计测量标准电阻上的电压来转化成标准电流，进而对电流表各点进行校正。估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差限的1/3，进而得出校验装置是否合理的结论。估算时只要求考虑电位差计的基本误差限及标准电阻的误差，可用下式确定：

显然，电表校验装置的误差还应包括标准电动势欠准、工作电流波动、线间绝缘不良等其它因素的影响，但考虑这些因素对教学实验就过于复杂了。式中电位差计测电压的不确定度用上面（5.8.1）式式来估算；级的标准电阻（本实验）的不确定度可用下式简化估算

数字电位差计

数字电位差计/电子电位差计型号：HQ-YJ108B/1

HQ-YJ108B/1型数字电位差计是传统直流电位差计的更新换代产品，它采用先进的数字化、智能化技术同传统工艺相结合，在使用功能上完全覆盖原电位差计UJ33a、UJ33a-1等产品，可对热电偶和传感器、变送器等一次仪表输出的毫伏信号进行精密检测，也可作为标准毫伏信号源直接校验多种变送器及仪表。

u 产品特点

l 数字直读发生（输出）和测量（输入）电压值；

l 输出标准电压信号可带负载，直接校验各种低阻抗仪表；

l 采用四端钮方式，消除小信号输出时测量导线误差

l 可发生对应多种热电偶分度号常用温度范围的毫伏值，温度直读显示；

l 内附精密基准源，去除标准电池，避免环境污染，同时省却反复对标准要求，方便用户操作；

l 带RS232标准接口，可与计算机通讯；

l 外形尺寸：88×215×285mm

u 技术指标　　型号测量、输出量程范围本误差允许极限分辨力最大输出

HQ-YJ108B/1 0-1999.9mV ±（0.05%Ux+200μV） 100μV 2mA

0-199.99mV ±（0.05%Ux+20μV） 10μV 2mA

0-74.999mV ±（0.05%Ux+5μV） 1μV 2mA

0-19.999mV ±（0.05%Ux+2μV） 1μV 2mA

型号测量、输出量程范围本误差允许极限分辨力最大输出

HQ-YJ108B/2 0-1999.9mV ±（0.05%Ux+200μV） 100μV 2mA

0-199.99mV ±（0.05%Ux+20μV） 10μV 2mA

-10-74.999mV ±（0.05%Ux+5μV） 1μV 2mA

-1-19.999mV ±（0.05%Ux+2μV） 1μV 2mA

-200.0-+1300.0℃

(K) ±（0.1%Tx+0.2℃） 0.1℃

-200.0-+900.0℃

(E） ±（0.1%Tx+0.2℃） 0.1℃

-200.0-+1048.0℃

(J） ±（0.1%Tx+0.2℃） 0.1℃

-50.0-+1768.0℃

(S） ±（0.1%Tx+1℃） 0.5℃

-200.0-+380.0℃

(T） ±（0.1%Tx+0.2℃） 0.1℃

参考资料