10.6. Сторонні сили, ерс

При сполученні тіл із різними потенціалами провідником у ньому за рахунок кулонівських сил виникає спадний у часі струм, що приводить до вирівнювання потенціалів і подальшого припинення струм у провіднику. Для підтримки в електричному колі струму певної величини, необхідно щоб у ньому, крім кулонівських, існували б ще й інші сили, що підтримують певну різницю потенціалів. Ці сили називаються сторонніми і їх призначенням є розділ різнойменних зарядів, для створення електричного поля. Усередині джерела сторонніх сил виконується робота по перенесенню зарядів проти сил електростатичного поля. Ділянка кола, на якій існують сторонні сили називається неоднорідною. На цій ділянці на пробний заряддіють сили

, (1)

де  напруженість кулонівських сил,  напруженість поля сторонніх сил. Робота кулонівських та сторонніх сил на ділянці електричного кола 12 запишеться у вигляді

. (2)

Відношення А/q називається напругою U на ділянці кола 12 із джерелом сторонніх сил

. (3)

Перший інтеграл є різниця потенціалів

, (4)

а другий інтеграл визначає електрорушійну силу (ЕРС) джерела струму

, (5)

яка чисельно дорівнює роботі сторонніх сил по перенесенню одиничного заряду на ділянці 12 електричного кола. Таким чином напругу на неоднорідній ділянці кола можна записати у вигляді

. (6)

В загальному випадку, під напруженістю поля завжди слід розуміти відношення , де увраховані сторонні сили. Наприклад, у диференціальному законі Ома треба писати

. (7)

В (7) можна утворити таке співвідношення

, (8)

де  елемент струму,  поперечний переріз провідника. Якщо у (8) провести інтегрування лівої й правої частин по ділянці кола 1  2, то в лівій частині виразу одержимо опір

ділянки кола помножений на струм І=(j S_n), а в правій частині  напругу (6), тобто

.

Одержана формула виражає закон Ома для неоднорідної ділянки кола  ділянки, яка містить джерело сторонніх сил.

Джерело сторонніх силграфічно представляється так, як вказано на малюнку. Стрілкою

Де знак "-" означає від'ємний полюс, а знак "+"  додатній полюс.

10.7. Правила Кірхгофа

Кірхгоф установив правила розв'язку задач для розгалуженого електричного кола. Розгалуженим електричним колом називається коло, в якому є 2 і більше вузлів струму. Вузол  це точка з'єднання кола, де сходяться 3 і більше струмів. Наприклад, на Мал.98 представлено вузол у точці Y в яку входять струми І₁ та І₃ , а виходять струми І₂ та І₄.

10.7.1.Перше правило Кірхгофа

Для сталого або квазисталого струму у вузлах не відбувається накопичення зарядів і виконується закон збереження заряду. Звідси випливає перше правило Кірхгофа: сума струмів, що приходять у вузол, дорівнює сумі струмів, що виходять із вузла. Якщо струмам, що виходять із вузла приписати від'ємний знак, а струмам, що входять  додатний, то перше правило Кірхгофа можна записати у вигляді

, (1)

де алгебраїчна сума береться по всім k струмам вузла. Для наведеного на малюнку 98 прикладу, за першим правилом Кірхгофа буде

І₁ + І₃ - І₂ - І₄ = 0.