Електрорушійна сила і напруга

При перетворенні будь-якого виду енергії в електричну в джерелі відбувається перерозподіл позитивних зарядів, що утворює електрорушійну силу.

Електрорушійна сила (ЕРС) – це величина, яка характеризує здатність стороннього поля й індуктивного електричного поля викликати електричний струм. ЕРС чисельно дорівнює роботі джерела електричної енергії по переміщенню одиничного позитивного електричного заряду вздовж всього кола.

Математично ЕРС визначається по формулі:

Е= , [B]

де Е - ЕРС джерела, В; А-робота , Дж; Q – величина перенесеного заряду, Кл. Одиницею ЕРС є вольт, В; В = Дж/Кл.

При наявності електричного струму в колі частина роботи джерела витрачається на переміщення зарядів вздовж внутрішньої ділянки кола, що утворює різницю потенціалів між двома точками електричного кола і називається внутрішньою напругою джерела .

Напруга на затискачах джерела при замкненому колі менша від його ЕРС на величину спаду напруги всередині джерела:

.

З'єднання джерел енергії

1. Узгоджене –це таке з’єднання, при якому джерела з’єднуються один до одного полюсами різної полярності.

Якщо , то результуюча ЕРС

Рис.9

2. Зустрічне- це таке з’єднання, при якому джерела з’єднуються один до одного полюсами однакової полярності.

Якщо , при цьому , то результуюча ЕРС

Рис.10

Закон Ома

Р озглянемо електричне коло ( рис. 11 ) з наступними елементами:

Е- ЕРС джерела, В;

R_і- внутрішній опір джерела енергії, Ом;

R- опір зовнішнього навантаження, Ом.

Якщо коло замкнене, то буде протікати струм I, який викликає спад напруги на ділянках кола. Величину струму І можна знайти за законом Ома.

Рис.11

Закон Ома для повного кола

Сила струму в колі прямо пропорційна електрорушійній силі і обернено пропорційна сумі опорів на зовнішній та на внутрішній ділянках кола:

I=

де I- величина струму, A; E- ЕРС джерела, В; R- опір зовнішньої ділянки кола, Ом; Rі- внутрішній опір джерела,Ом.

Закон Ома застосовується для будь-якого електричного кола і його ділянки. Для замкненого кола можна зробити такі висновки:

1. Електрорушійна сила дорівнює добутку величини струму на опір всього кола:

E= I(R+ R_і)

2. Опір всього кола чисельно дорівнює відношенню ЕРС до струму:

=

З формули маємо:

E=IR+IR_і

Це означає, що ЕРС джерела витрачає енергію для подолання опору кола і поділяється на дві частини – зовнішню частину кола IR=U , і внутрішню

IRі=Uі. Тоді з формули IR=U можна записати закон Ома для ділянки електричного кола:

I=

Сила струму на ділянці електричного кола прямо пропорційна напрузі на ділянці кола і обернено пропорційна опору даної ділянки.

Для ділянки кола можна зробити такі висновки.

1.Напруга на ділянці електричного кола дорівнює добутку величини струму і опору:

U=IR

2.Опір ділянки електричного кола дорівнює відношенню напруги, прикладеної на цій ділянці, до величини струму на ній:

R=