1.3. Э.Д.С. И напряжение

Рассмотрим проводник АБ, помещенный в магнитное поле (рис. 1,а и рис.1, б).

а б

Рис. 1

При движении проводника в магнитном поле на каждый элементарный отрицательный и положительный заряд проводника АБ действует внешняя (сторонняя) сила F₀ (рис.1, а) . Под действием сторонних сил электроны в проводнике переместятся на конец Б (рис. 1, б), образуя избыточный отрицательный заряд. На другом конце проводника А возникает избыточный положи тельный заряд. Внутри проводника образуется электрическое поле, и на каждый электрон, кроме сторонней силы, будет действовать сила электрического поля F_Э, направленная противоположно F₀.

Перемещение электронов в проводнике прекратится, когда силы электрического поля уравновесят сторонние. Величена, численно равная работе А, которая совершается сторонними силами при переносе единицы заряда на участке АБ, называется электродвижущей силой (э.д.с.).

Направление, в котором действуют сторонние силы на положительные заряды, принимается за направление э.д.с.. Проводник, в котором возникает э.д.с., называют источником э.д.с., условное изображение которого приведено на рис. 2  например, гальванический элемент, аккумуляторная батарея и т.п. (рис. 2, а) или генератор постоянного тока рис. (2, б).

а б

Рис. 2

Другими словами э.д.с. численно равна работе (А), которую совершают сторонние силы при перемещении единичного положительного заряда (q) внутри источника или сам источник, проводя единичный положительный заряд по замкнутой цепи.

.

Можно также сказать, что э.д.с.  это причина, заставляющая положительные заряды перемещаться от точки низшего потенциала к точке высшего потенциала (внутри ИЭЭ). Наличие э.д.с. является характерным признаком любого преобразователя какой либо энергии в электрическую.

ЭДС обозначается символом Е. Единицей измерения ЭДС является вольт. Таким образом, величина ЭДС равна одному вольту, если при перемещении заряда в один кулон по замкнутой цепи совершается работа в один джоуль:

1 В = Дж/1 Кл.

Если электрическая цепь оказывается замкнутой через потребитель, то разделенные заряды (в ИЭЭ + ) под действием возникающего электрического поля стремятся объединиться. Вследствие движения зарядов в цепи возникает ток и в потребителе расходуется энергия, запасенная ИЭЭ.

Перемещение зарядов по участку цепи сопровождается затратой энергии.

Величина, численно равная работе, которую совершает источник, проводя единичный положительный заряд по данному участку цепи (т.е. во внешней цепи), называется напряжением.

Разность потенциалов двух точек цепи постоянного электрического тока равна напряжению между этими точками (рис.4) U₁₂ = ₁  ₂,так как при переходе из т.1 в т.2 заряд q совершает работу, равную произведению заряда на разность потенциалов

А₁₂ = q (₁  ₂) = qU. (1.4)

Потенциал численно равен работе, совершаемой силами поля при перемещении единицы положительного электричества из рассматриваемой точки поля в точку, потенциал которой принят равным нулю (земля). На практике используют разность потенциалов.

Напряжение обозначается символом U. Так как цепь состоит из внешнего и внутреннего участков, разграничивают понятия напряжений на внешнем U и внутреннем участках (рис. 4).

Из определений очевидно, что э.д.с. источника равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи:

. (1.5)

Эта формула выражает закон сохранения энергии для электрической цепи.