 |
|
Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
Для того, чтобы поддерживать ток в цепи, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить приносимые током заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить. Т.е. необходимо осуществить круговорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути. В замкнутой цепи наряду с участками, на которых положительные носители движутся в сторону убывания потенциала, должны иметься участки, на которых перенос положительного заряда происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электростатического поля. Перемещение носителей на этих участках возможно лишь с помощью сил не электростатического происхождения, называемых сторонними силами.
Природа сторонних сил может быть различна. В генераторе на электростанции заряды разделяются действующими на них силами магнитного поля. В гальваническом элементе происходит разделение зарядов за счет энергии химической реакции и др. Величина, измеряемая работой сторонних сил Аст по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 цепи в точку 2 для создания тока, называется электродвижущей силой (э.д.с.) 
, действующей на участке 1-2 
. Эта величина, в основном, используется для характеристики в источников тока (электрогенераторов, батареек, аккумуляторов), хотя в ряде явлений Э.Д.С. возникает независимо от источников.
Сторонние силы 
, действующие на заряд q0, можно записать как 
, где 
- напряженность поля сторонних сил. Учитывая, что 
, получаем 
. То есть можно считать, что э.д.с., действующая в замкнутой цепи, есть циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил 
, где L - длина замкнутого контура, dl - элемент его длины.
Наряду со сторонними, в проводнике действуют и кулоновские силы взаимодействия разделенных зарядов 
, которые создают свое поле напряженностью 
. Интеграл 
численно равен работе кулоновских сил по перенесению единичного заряда из точки 1 цепи в точку 2. Ранее было показано, что 
, таким образом, 
- есть разность потенциалов между концами участка цепи 1 и 2.
Суммарная работа кулоновских и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда на участке цепи 1-2 получила название падения напряжения, или просто напряжения на этом участке 
, 
.
Напряжение на концах участка цепи равно разности их потенциалов, если на этом участке нет источника э.д.с.