Сторонние силы. Электродвижущая сила

Если два проводящих тела А и В, заряженных до потенциалов φ₁ и φ₂

( φ₁ > φ₂ ) соответственно, соединить проводником, то по проводнику будет течь электрический ток до тех пор пока во всей системе проводников не установится одинаковый потенциал. Таким образом, система проводников, где действуют только электростатические силы, со временем переходит в равновесное состояние, напряженность электрического поля внутри проводников становится равной нулю и упорядоченное движение зарядов прекращается. Для того чтобы поддерживать ток в проводнике неизменным, нужно каким-то образом переносить положительные заряды от тела В с меньшим потенциалом к телу А с большим потенциалом. Нужно осуществить круговорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути. Очевидно, что в такой цепи должен существовать участок, на котором перенос положительного заряда происходил бы в направлении возрастания потенциала, то есть против сил электрического поля. Перемещение зарядов на этих участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения, которые называются сторонними силами. Природа сторонних сил может быть самой различной. Это могут быть силы, возникающие в генераторах электрического тока; это силы, возникающие между электродами при химических реакциях в гальванических элементах. Ярким примером сторонних сил может служить сила Лоренца, разделяющая положительные и отрицательные заряды, движущиеся в одном направлении в магнитном поле. Устройства, разделяющие разноименные заряды и их перенос к соответствующим проводникам, называются источниками тока.

Сторонние силы, перемещая электрические заряды, совершают работу, которой можно охарактеризовать действие сторонних сил. Работа сторонних сил dА_с по перемещению единичного положительного заряда называется электродвижущей силой e (ЭДС) источника тока, действующей в замкнутой цепи или на ее участке:

, (1) где dQ – величина перемещенного заряда.

Из соображений размерности видим, что ЭДС измеряется в тех же единицах, что и потенциал. Заметим, что ЭДС по определению является скалярной величиной; ее берут с положительным или отрицательным знаком в зависимости от знака работы, совершаемой сторонними силами.