Напряжение

Электродвижущая сила источника тока.

Если в проводнике создать электрическое поле и затем не поддерживать его неизменным, то за счет перемещения зарядов поле исчезнет и, следовательно, ток прекратится.

Для того, чтобы поддерживать ток неизменным, необходимо от конца проводника, с меньшим потенциалом j₂ отводить приносимые туда током заряды и переносить их к началу проводника с большим потенциалом j₁, т.е. необходимо создать круговорот зарядов рис.6.1.

Это возможно лишь за счет работы сторонних сил неэлектростатической природы, возникающих, например, при протекании химических процессов в гальванических элементах.

Величина, численно равная работе сторонних сил А _стор, по перемещению единичного положительного заряда называется ЭДС и обозначается e:

. (6.6)

ЭДС, как и потенциал, в СИ измеряется в вольтах. Представим стороннюю силу как

, (6.7)

тогда работа сторонних сил на участке цепи 2-1, обозначенной на рис.6.1 пунктиром, будет равна

, (6.8)

а ЭДС на этом же участке ,

где dl - элемент длины проводящего участка цепи. Электродвижущая сила, действующая в замкнутой цепи,

, (6.9)

т.е. ЭДС равна циркуляции вектора напряженности сторонних сил.

Однако, кроме сторонних сил, на носители тока действуют кулоновские силы со стороны электростатического поля qE. Эти силы возникают тогда, когда в проводнике на движущиеся заряды действуют силы сопротивления. Следовательно, результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд

. (6.10)

Изобразим участок цепи, по которому перемещаются заряды от точки 1 с потенциалом j ₁ к точке 2 с потенциалом j ₂ под действием сил электростатического поля, рис.6.2 а). Пусть затем на этом же участке на заряды стали действовать сторонние силы. На рис.6.2 б) их наличие показано стрелкой в кружке.

Работа, совершаемая этой силой (6.10) над зарядом q на участке цепи, где действуют сторонние силы, рис.6.1 б), выразится в виде

. (6.11)

Величина, численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами над единичным положительным зарядом, называется падением напряжения или просто напряжением U на данном участке, т. е. в рассматриваемой цепи

. (6.12)

Теперь обратим внимание на то, что напряжение U и ЭДС e – величины алгебраические, т.е. такие, которые могут принимать положительное или отрицательное значения.

Знак величины ЭДС зависит от направления обхода участка цепи. Принято следующее правило для определения знака e. В уравнения (6.12) e входит со знаком (+) тогда, когда при движении в направлении обхода сторонние силы повышают потенциал положительных зарядов (или источник ЭДС пересекается в направлении от «минусового» вывода к «плюсовому». Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным.

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для него, очевидно, U = j₁ - j₂.

Для замкнутой цепи j₁ - j₂ = 0 и поэтому U = e.

Дата добавления: 2014-01-07