§2.1. Электродвижущая сила (эдс) (e ) источника

Е сли проводники с разными зарядами соединить между собой соединительным проводом, то заряды, переходя из одного проводника на другой, создают упорядоченное движение до тех пор, пока потенциал во всех точках системы не становится одинаковым. Эта простейшая эл. цепь. При замыкании эл. цепей эл. ток устанавливается практически мгновенно во всем проводнике за время t = ℓ/c где ℓ- длина цепи, с− скорость света (короткое замыкание).

Для поддержания электрического тока нужно, чтобы на носители тока действовали помимо кулоновских сил еще какие-то иные, неэлектростатические (некулоновские) силы (называемые сторонними силами), которые создавали и поддерживали разность потенциалов в цепи. Это осуществляются устройствами, которые называются источниками или генераторами тока и где происходит превращение энергии какого-то вида (механической, химической и т.д.) в электрическую. Роль источника тока или генератора в электрической цепи – это непрерывное разделение разноименных зарядов и перенос положительных зарядов на полюс с φ₁. Поэтому простейшая эл. цепь тока должна состоит из источника тока или генератора и соединительного провода (естественно, что в цепь могут входит также и другие электрические элементы).

Характеристикой источников тока является электродвижущая сила (ЭДС) −ε, которая численно равна полной работе (A), которая совершается сторонней электроразделительной силой внутри источника при перемещении между его полюсами единичного заряда:

ε = A/q , где q- количество зарядов.

Единица измерения ЭДС – вольт.

Внутри источника работа А = А₁+А^′, где А₁ − работа совершаемой против сил электрического поля внутри источника тока, а А^′ − работа совершаемой против сил сопротивлении среды внутри источника.

А₁=q(φ₁ – φ₂), где q=∑q_i арифметическая сумма всех зарядов

ε =A/q=(φ₁ – φ₂)+ А^′/q

Если полюсы источника тока разомкнуты, то ε =φ₁ – φ₂ : когда ток отсутствует А^′=0, т.к. сторонные силы не перемещают заряды внутры источника тока, а лишь поддерживают установившееся (на полюсах) разделенные заряды. Т.о. ЭДС равна разности потенциалов между разомкнутыми полюсами источника тока.

φ₁ – φ₂ - на полюсах называется напряжением источника тока.

φ₁ – φ₂ = ε– А^′/q =U

Точно так же на любом участке внешней эл. цепи

φ_a – φ_b =U

называется напряжением или падением напряжения на этом участке эл. цепи.

Учитывая, что А=q (φ₂ –φ₁), для работы, совершаемой всеми силами (кулоновскими и сторонними силами) над зарядом в цепи, получим:

А=q (φ₂ –φ₁)+ q ε.

Напряжением (падением напряжения) на участке цепи 1−2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи:

U₁₂=(φ₂ –φ₁)+ ε ₁₂.

Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действует ЭДС, т. е. сторонние силы отсутствуют.