Вопрос №2. Стороннее поле. Напряжение и эдс

Можно указать на ряд факторов, способных вызвать упорядоченное движение зарядов. Прежде всего это могут быть электрические(кулоновские) силы, под действием которых положительные заряды начнут двигаться вдоль силовых линий поля, отрицательные – против линий поля. Поле этих сил условно назовем кулоновским, а напряженность этого поля обозначим через Ек.

Но на электрические заряды могут действовать и неэлектрические силы (например, магнитные и др.). Эти силы назовем сторонними, а поле этих сил – сторонним полем с напряженностью Ест.

Наконец упорядоченное движение электрических зарядов можно вызвать и без действия внешних сил, а за счет явления диффузии или за счет химических реакций в источнике тока.

Работа, расходуемая на упорядоченное движение электрических зарядов, совершается за счет внутренней энергии источника тока.

Потенциал

Энергетической характеристикой кулоновского поля служит потенциал.

Введем величины, которые могли бы служить энергетической характеристикой стороннего поля.

1.3

Δφ=φ₁-φ₂= А_к/q

Если при перемещении заряда работа совершается не только кулоновскими, но и сторонними силами, то полная работа равна:

1.4

А = Ак + Аст

Где Аст – работа, совершаемая за счет движения неэлектронных источников энергии.

Разделим обе части формулы (1.4) на q и получим:

Напряжение.

Н

1.5

апряжением на данном участке цепи называется величина, равная отношению суммарной работы, совершаемой при перемещении заряда q к значению этого заряда.

U =A/q

ЭДС. Электродвижущей силой на данном участке называется величина, равная отношению работы, совершаемой неэлектрическими источниками энергии при перемещении заряда, к значению этого заряда:

ε

1.6

= Аст/q

U и ε измеряются в СИ в вольтах – В.

С

1.7

опоставляя и выражения (1.5), (1.6), получаем:

U = (φ₁-φ₂) + ε

т.е. значение напряжения на участке цепи равно сумме разности потенциалов и ЭДС..

Напряженность суммарного поля, есть сумма напряженностей кулоновского и стороннего полей:

Е

1.8

= Ек + Ест.

Вопрос №3. Закон Ома для однородного участка цепи

Суть этого закона заключается в следующем: пусть у нас имеется однородный проводник – им может служить кусок однородного металла постоянного сечения, все точки которого имеют одинаковую температуру.

Если на концах проводника поддерживать неизменную разность потенциалов Δφ=φ₁-φ_{2 ,} то в проводнике течет ток I, сила которого пропорциональна этой разности потенциалов:

1.9

I = k·U или I = k ·Δφ= Δφ/R

где k – электрическая проводимость;

R= 1/ k – электрическое сопротивление

Итак: в однородном участке цепи сила тока пропорциональна разности потенциалов на его концах.

Сопротивление

И

1.10

з средней школы известно, что сопротивление металлического проводника пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

Проводник, сопротивление которого определяется выражением (1.10) называется резистором ( от англ. resistance).

Величина ρ – удельное сопротивление проводника.

Обратна величина γ=1/ρ – удельная проводимость. Сопротивление измеряется в Омах.

1 Ом – это сопротивление проводника, ток в котором 1А, если на его концах поддерживается разносить потенциалов Δφ = 1В:

1 Ом = 1В/1А