Сторонние силы. Падение напряжения

Сторонняя сила пропорциональна величине заряда , на носитель которого она действует:

где - вектор напряженности поля сторонних сил, который уже не зависит от заряда , а характеризует само поле сторонних сил.

Кроме сторонних сил, на заряд действуют силы электростатического поля , где - напряженность электростатического поля. Результирующая сила, которая действует в каждой точке цепи на заряд, равна

Работа, совершаемая этой силой на участке цепи 1 – 2, равна

где - падение потенциала электростатического поля от точки 1 до точки 2 цепи, - э.д.с., действующая на участке цепи 1 – 2,

. (7.2)

Падением напряжения (или просто напряжением) на участке цепи 1 – 2 называется величина, численно равная работе электрических и сторонних сил по перемещению положительного единичного заряда на этом участке:

(7.3)

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным, а на котором не действуют – однородным. Формула (7.3) записана для неоднородного участка цепи. На однородном участке цепи , и вместо (7.3) получим

(7.4)

то есть напряжение совпадает с падением потенциала на однородном участке цепи.

Теперь вместо участка цепи возьмем контур замкнутой цепи, так что точки 1 и 2 теперь совпадают. Тогда , и вместо (7.3) получим

,

то есть напряжение на замкнутой цепи равно э.д.с., действующей в этой цепи.

Вместо (7.2) имеем:

(7.5)

то есть э.д.с., действующая в замкнутом контуре цепи, равна циркуляции напряженности поля сторонних сил, действующих в этом контуре.

Электростатические силы потенциальны (), так что они не совершают работу по переносу заряда по замкнутому контуру. Такую работу совершают сторонние силы (см. (7.1)).

Физическая природа сторонних сил в разных источниках различна. Например, в гальванических элементах – это силы молекулярного взаимодействия, в термоэлектрических источниках – силы давления электронного газа, или силы вихревого электрического поля в источниках, действующих на основе закона электромагнитной индукции.