Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение.

Если в цепи на носители тока действуют только силы электростатического поля, то происходит перемещение носителей (они предполагаются положи­тельными) от точек с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом.

Это приведет к выравниванию потенциалов во всех точках цепи и исчезно­вению электрического поля. Поэтому для существования постоянного тока не­обходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источникамитока. Силы неэлсктростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источни­ка тока, называются сторонними.

Природа сторонних сил может быть различна. Например, в гальванических элементах они возникают за счет энергии химических реакций между электро­дами и электролитами, в генераторе - за счет механической энергии вращения ротора генератора и т.п. Под действием создаваемого поля сторонних сил элек­трические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатиче­ского поля, благодаря чему на концах цепи поддерживается разность потенциа­лов и в цепи течет постоянный электрический ток. Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов.

Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (э.д.с.), действующей в цепи:

(2.2.1)

Эта работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока, поэтому величину можно назвать - электродвижущей силой источника то­ка, включенного в сеть. Часто вместо того чтобы сказать "в цепи действую сторонние силы", говорят "в цепи действует э.д.с.", те. термин "электродвижу­щая сила" употребляется как характеристика сторонних сил. Э.д.с., как и потенциал, выражается в вольтах

Сторонняя сила ,действующая на заряд Q₀ , может быть выражена как

,

где - напряженность поля сторонних сил. Работа же сторонних сил по перемещению заряда Q₍₎ на замкнутом участке цепи равна

(2.2.2)

Разделив (2.2.2) на Q₀ , получим выражение для э.д.с., действующей в цепи:

т.е. э.д.с., действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил. ЭДС , действующая на участке 1-2, равна

(2.2.3)

На заряд Q₀, помимо сторонних сил, действуют также силы электростатического поля .Таким образом, результирующая сила, действующая в цепи на заряд Q₀, равна

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом Q₀ на участке 1-2, равна

Можем записать

(2.2.4)

Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю, поэтому в данном случае

Н а п р я ж е н и е м U на участке 1 - 2 называется физическая величина. определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительною заряда на данном участке цепи. Таким образом, согласно (2.2.4.),

Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов напряжение на концах участка цени равно разности потенциалов в том случае если на этом участке не действует эдс, т.е. сторонние силы отсутствуют