1、对电源内阻定义的文本研究湖北省恩施高中 陈恩谱关于电源内阻的概念，人教版物理选修 3-1 教材只在第二章恒定电流第二节电动势简单提及：“电源内部也是由导体组成的，所以也有 电阻， 这个电阻叫做 电源的内阻。 ”然后在第七节闭合电路欧姆定律就直接作为一个已知定值进行了应用，并且默认其为一个纯电阻，满足焦耳定律和欧姆定律，并在此基础上得出了路端电压的表达式 ，由这个表达式可知，电路接通时，由于内阻IrEU内上存在电势降落，因此电源两端的电势差（路端电压）小于电动势。笔者在阅读炫五星物理新课程疑难解析（上） 第 97 页“疑点 8 闭合电路欧姆定律”的“7-15”条目时，发现作者对路端电压和电动势不
2、相等做了与课本分析不一样的描述：“当电路断开或电源未接入电路时达到稳定时，静 电力和非静电力大小相等 此时若非静电力移动电荷 q，则非静电力做的功等于电荷克服静电力做的功，有 当电路接通时， 电源通过负载放电，UqWE克非电源两极间聚集的电荷减少，从而反向 电压（U）减小， （非静 电力超过静电力），非静 电力继续把正电荷从负极移动到正极，不断补充减少的 电荷但补充必然有延 时所以此时电源两极间大电压比断路时的电压要低，即电路接通时的路端 电压小于电源的电动势。 ”这两个不一样的表述能否统一？这中间蕴含了什么信息？到底什么叫做内电阻？内电阻对“延迟”的影响机制是怎样的？带着这一系列问题，笔者对
3、电源内电阻的概念进行了如下梳理：一、电源内电阻的本质定义人教版教材的叙述，是从导体对电流的阻碍作用这个本质意义角度对电源内电阻进行定义的：因为导体会阻碍电流，而电源内部由导体组成，因此，电源内部导体对通过电源的电流有阻碍作用，这种阻碍作用就用电源的内电阻来表示，并且根据电阻的决定因素（ ） ，可简单的认为，电源内部温度、SLR载流子浓度不发生显著变化时，可将内电阻视为恒定值。二、电源内电阻的操作定义但是，人教版教材并没有给出电源内电阻的操作定义。在老版本人教版教材里有一个验证性试验“验证闭合电路欧姆定律” ，其研究对象为化学原电池，其操作方法是将金属探针插到原电池的两个电极内侧，引出导线接在电
4、压表上，从而直接测得两个电极间“电解质溶液两端的电势差” ，并认为这个就是内电阻上的电势降落“内电压” ，从而可以由 来对电源的内电阻进行操作定义。IUr内不过，这一操作定义本身存在两个问题：其一，对于原电池，两极附近的电偶极层内也存在电阻，这部分无法纳入该定义式，显然该操作定义不完备；其二，对于其他电源，比如感应发电机等，内电压显然无法测量，上述操作定义无用武之地。因此，我们需要重新寻找新的操作定义，新版人教版课本采用的方法是 ，也就是说，人教版给出了内电压的操作定义： 。IUEr内 UE内然而，电动势 E 和电势差 U 都是从能量角度定义的： 、 ，上述内电压的操作定义qWE内内进一步可写
5、成 ，其中 是电源内非静电力做的功，它将其他形式能量（如qWq内内内内内 非化学能、机械能、光能等）转化为整个电路中的电能（“电能”是一个模糊笼统的概念） ， 是电源内内W静电力所做的负功的绝对值，也就是电荷量 q 被非静电力从负极移动到正极的过程中增加的电势能，这个电势能在外电路接通时被完全消耗在外电路上，因此 又表示外电路接通时外电路消耗的电能，即内W。内内W电路接通时，有电流通过电源内部，由于电源内部导体对电能的消耗（发热等） ，必然导致 ，内内W则两者的差值即为内电路上消耗的电能 ，设内电路是纯电阻，只发热，且电阻恒定，则内电阻内内即可用 进行定义，等式两边除以电荷量 q，得 ，纯电阻
6、满足欧姆定律，rtIQ2内内 IrW内内所以可以令 ，从而得到 。这样，即可用电源的开路电压减去路端电压除内内内 UIqWUE内以通过电源的电流来对电源的内电阻进行操作定义，其表达式为： 。IUEr内三、电源内电阻的本质定义再探从上述分析可以看出，电源的内电阻的本质可从两个角度认识，其一是从其对电流的阻碍作用，其二是从能量角度电阻实际上反映了导体将电能转化为热能的属性，因此内电阻反映的是电源内电路将电能转化（消耗）为内能的属性。当如此理解后，我查看了经典电子论中电阻率的决定式： ，可以看出，导体电阻与载流2nemv子质量成正比，这就可以较好的理解炫五星物理新课程疑难解析（上） 所说的补充延迟问题了。两种不同的解释从电阻的微观表达式达成统一。
