Электродвижущая сила источника тока. Напряжение

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, (см. рис. 2), с меньшим потенциалом отводить приносимые туда током заряды и перено­сить их к началу проводника с

большим потенциалом ,т.е. необходимо создать круговорот зарядов.

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

Величина, численно равная работе сторонних сил, по перемещению единичного поло­жительного заряда называется ЭДС и обозначается : = A_СТОР/q. (6)

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

, (7)

тогда работа сторонних сил на участке 1-2 цепи будет равна

, (8)

а ЭДС на этом же участке = ,

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

, (9)

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

Однако, кроме сторонних сил, на носители тока действуют силы электростатического поля qE. Следовательно, результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд . (10)

Работа, совершаемая этой силой над зарядом q на участке 1-2 цепи, рис. 2,

. (11)

Величина, численно равная работе, совершаемой электрическими и сторонними си­лами над единичным положительным зарядом, называется падением напряжения или прос­то напряжением U на данном участке, т. е. U = A / q = + . (12)

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для него U = . (13)

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным.

Для замкнутой цепи ( ) = 0 и поэтому U = .

3. Закон Ома для однородного участка цепи и закон Ома в дифференциальной форме

3.1. Ом в 1826 г. экспериментально установил закон, который называется закономОмадля однородного участка цепи:

ТОК, ТЕКУЩИЙ ПО ОДНОРОДНОМУ МЕТАЛЛИЧЕСКОМУ ПРОВОДНИКУ, ПРОПОРЦИОНАЛЕН ПАДЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ U НА ПРОВОДНИКЕ", т. е.

I = ( ) , (14)

где R - сопротивление проводника, измеряется в СИ в омах ( Ом); из (14) следует, что 1Ом =1 В/1 А.

Сопротивление проводника R =ρl / S , (15)

где р - удельное сопротивление, измеряется в СИ вОм ×м.

Оно зависит от температуры: = T , где - удельное сопротивление при температуре t = 0°С, - температурный коэффициент сопротивления, близкий к 1/273 К , T – термодинамическая температура ; так что с ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Качественная температурная зависимость удельного сопротивления металлического проводника от Т представлена на рис. 3. Сопротивление многих металлов и их сплавов при очень низких температурах Т_k (0,14 – 20K), называемых критическими, скачкообразно

уменьшается до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью.