Электродвижущая сила и напряжение

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

. (14.2)

Эта работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока, поэтому величину Еможно также называть электро-движущей силой (э.д.с.) источника тока, включен­ного в цепь.

Э.д.с, как и потенциал, выражается в вольтах.

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

,

где Е_ст. — напряженность поля сторонних сил. Работа же сторонних сил по перемещению заряда Q₀на замкнутом участке цепи равна

. (14.3)

Разделив (14.3) 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. Э.д.с, действующая на участке 1—2, равна

. (14.4)

На заряд Q₀помимо сторонних сил действуют также силы электростатического поля F_e=Q₀E. Таким образом, результирующая сила, действующая в цепи на заряд Q₀, равна

.

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом Q₀на участке 1—2, равна

.

Используя выражения (14.4), можем записать

(14.5)

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

Напряжением U на участке 1—2 называется физическая величина, определяе-мая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторон-них сил при перемещении единичного поло-жительного заряда на данном участке цепи. Таким образом, если работа по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2 электростатического поля равна

,

то напряжение на участке 1 – 2 будет

,

где - работа, совершаемая сторонним источником; - работа, совершаемая электростатическим полем.

Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потен-циалов в том случае, если на этом участке не действует э.д.с, т.е. сторонние силы отсутст-вуют.