Электродвижущая сила

 1. Сторонние силы

В одной из про­шлых тем (усло­вия су­ще­ство­ва­ния элек­три­че­ско­го тока) уже за­тра­ги­вал­ся во­прос о необ­хо­ди­мо­сти ис­точ­ни­ка пи­та­ния для дли­тель­но­го под­дер­жа­ния су­ще­ство­ва­ния элек­три­че­ско­го тока. Сам по себе ток, ко­неч­но же, можно по­лу­чать и без таких ис­точ­ни­ков пи­та­ния. На­при­мер, раз­ряд­ка кон­ден­са­то­ра при вспыш­ке фо­то­ап­па­ра­та. Но такой ток будет слиш­ком ско­ро­теч­ным (рис. 1).

Рис. 1. Крат­ко­вре­мен­ный ток при вза­им­ной раз­ряд­ке двух раз­но­имен­но за­ря­жен­ных элек­тро­ско­пов

Ку­ло­нов­ские силы все­гда стре­мят­ся све­сти раз­но­имен­ные за­ря­ды, вы­ров­няв тем самым по­тен­ци­а­лы по всей цепи. А, как из­вест­но, для на­ли­чия поля и тока необ­хо­ди­ма раз­ность по­тен­ци­а­лов. По­это­му никак нель­зя обой­тись без ка­ких-ли­бо дру­гих сил, раз­во­дя­щих за­ря­ды и под­дер­жи­ва­ю­щих раз­ность по­тен­ци­а­лов.

Опре­де­ле­ние. Сто­рон­ние силы – силы неэлек­три­че­ско­го про­ис­хож­де­ния, на­прав­лен­ные на раз­ве­де­ние за­ря­дов.

Эти силы могут быть раз­ной при­ро­ды в за­ви­си­мо­сти от типа ис­точ­ни­ка. В ба­та­ре­ях они хи­ми­че­ско­го про­ис­хож­де­ния, в элек­тро­ге­не­ра­то­рах – маг­нит­но­го. Они-то и обес­пе­чи­ва­ют су­ще­ство­ва­ние тока, так как ра­бо­та элек­три­че­ских сил по за­мкну­то­му кон­ту­ру все­гда равна нулю.

Вто­рая за­да­ча ис­точ­ни­ков энер­гии, по­ми­мо под­дер­жа­ния раз­но­сти по­тен­ци­а­лов, – это вос­пол­не­ние по­терь энер­гии на столк­но­ве­нии элек­тро­нов с дру­ги­ми ча­сти­ца­ми, вслед­ствие чего пер­вые те­ря­ют ки­не­ти­че­скую энер­гию, а внут­рен­няя энер­гия про­вод­ни­ка по­вы­ша­ет­ся.

Сто­рон­ние силы внут­ри ис­точ­ни­ка вы­пол­ня­ют ра­бо­ту про­тив элек­три­че­ских сил, раз­во­дя за­ря­ды в сто­ро­ны, про­ти­во­по­лож­ные их есте­ствен­но­му ходу (как они дви­жут­ся во внеш­ней цепи) (рис. 2).

Рис. 2. Схема дей­ствия сто­рон­них сил

Ана­ло­гом дей­ствия ис­точ­ни­ка пи­та­ния можно счи­тать во­дя­ной насос, ко­то­рый пус­ка­ет воду про­тив ее есте­ствен­но­го хода (снизу вверх, в квар­ти­ры). Об­рат­но же вода есте­ствен­ным об­ра­зом под дей­стви­ем силы тя­же­сти спус­ка­ет­ся вниз, но для непре­рыв­ной ра­бо­ты во­до­снаб­же­ния квар­ти­ры необ­хо­ди­ма непре­рыв­ная ра­бо­та на­со­са.

 2. Электродвижущая сила

Опре­де­ле­ние. Элек­тро­дви­жу­щая сила – от­но­ше­ние ра­бо­ты сто­рон­них сил по пе­ре­ме­ще­нию за­ря­да к ве­ли­чине этого за­ря­да. Обо­зна­че­ние – :

Еди­ни­ца из­ме­ре­ния:

Встав­ка. ЭДС разо­мкну­той и за­мкну­той цепи

Рас­смот­рим сле­ду­ю­щую цепь (рис. 3):

Рис. 3.

При разо­мкну­том ключе и иде­аль­ном вольт­мет­ре (со­про­тив­ле­ние бес­ко­неч­но ве­ли­ко) ни­ка­ко­го тока в цепи не будет, и внут­ри галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та будет со­вер­шать­ся толь­ко ра­бо­та по раз­де­ле­нию за­ря­дов. В этом слу­чае вольт­метр по­ка­жет зна­че­ние ЭДС.

При за­мы­ка­нии ключа по цепи пой­дет ток, и вольт­метр уже не будет по­ка­зы­вать зна­че­ние ЭДС, он будет по­ка­зы­вать зна­че­ние на­пря­же­ния, та­ко­го же, как на кон­цах ре­зи­сто­ра. При за­мкну­том кон­ту­ре:

Здесь:  – на­пря­же­ние на внеш­ней цепи (на на­груз­ке и под­во­дя­щих про­во­дах);  – на­пря­же­ние внут­ри галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та.