1. Электрический ток, сила и плотность тока. Электрический потенциал, разность потенциалов, электродвижущая сила.

Электрический ток . Под действием ЭДС источника в элементе цепи возникает направленное перемещение электрических зарядов (протекает электрический ток), условно положительное направление электрического тока, считают направление движения положительного тока.

Сила электрического тока определяется величиной заряда, перемещённого через поперечное сечение проводника в единицу времени I = , ампер [A].

Плотностью тока называется вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую площадку, перпендикулярную направлению тока, к величине этой площадки, а направление вектора совпадает с направлением движения положительного заряда в токе. Согласно закону Ома плотность тока в среде  пропорциональна напряжённости электрического поля   и проводимости среды σ : = σ   Плотность тока в систем  СИ измеряется в амперах на квадратный метр.

Потенциал некоторой точки цепи (φ) – определяется потенциальной энергией, которой обладает единичный положительный заряд, находящийся в некоторой точке. (вольт [B]).

В источнике электрической энергии создается и поддерживается за счет сторонних сил разность потенциалов на зажимах источника. Указанная разность потенциалов соответствует ЭДС этого источника и равна энергии, которую приобретает единичный положительный заряд, перемещаясь под действием сторонних сил внутри источника.

Условно принято, что положительным направление ЭДС считается направление переноса положительных зарядов внутри источника.

2.Электрическая цепь и ее элементы.

Электрическая цепь – это совокупность устройств, предназначенная для генерирования, передачи и преобразования электрической энергии.

Основными элементами эл. цепи являются: источники электроэнергии, линии передачи, приемники электроэнергии.

Источник электроэнергии – это устройство преобразующее различные виды энергии (химические, механические, тепловые) в электрическую (аккумулятор, батарейка - преобразуют химическую энергию в электрическую, термоэлементы – преобразуют тепловую в электрическую).

Линия передачи – предназначена для передачи электроэнергии от источника к приемнику.

Приемник электроэнергии – это устройство, преобразующее электроэнергию в другие виды энергии (например: механическую – электродвигатель, световую – электрические лампы, тепловую – нагревательные элементы).

3.Идеальные и реальные источники эдс

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники напряжений

Рис.2 рис.3 – нагрузочная характеристика

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R_H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как  . Но это невозможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при заданном неизменном напряжении источника) и наоборот. Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник напряжения от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение источника ЭДС - Е(идеального источника напряжения) и внутреннего сопротивления - r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального источника напряжения (источника ЭДС) (синяя линия) и реального источника напряжения (красная линия).

где  — падение напряжения на внутреннем сопротивлении;  — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании ( )  , т. е. вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток   будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения: