Электродвижущая сила

В электростатическом поле положительные и отрицательные заряды перемещаются под действием кулоновских сил в определенных направлениях. Поэтому замкнутость линий постоянного тока достигается с помощью участков, где перенос заряда осуществляется против направления действия электростатических сил. Эти участки находятся внутри источников тока и перемещение зарядов в направлении, противоположном действию кулоновских сил, осуществляется силами не электрического происхождения (сторонними силами источников тока). Эти силы могут быть обусловлены химическими процессами, диффузией носителей тока, электрическими (но не электростатическими) полями, порождаемыми меняющимися во времени магнитными полями и т.д.

Для того чтобы поддерживать электрический ток нужно от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить приносимые сюда током заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить (для определенности носители электрического тока предполагаются положительными).

Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи или на ее участке, называется электродвижущей силой (э.д.с.) ε: . Э.д.с. измеряется в вольтах – в тех же единицах, что и потенциал . Работа сторонних сил по перемещению заряда q на участке цепи 1–2 равна (здесь – сторонние силы, – напряженность сторонних сил, – элемент участка цепи).

Для э.д.с. на участке 1–2 получаем . Для э.д.с., действующей в замкнутой цепи (циркуляция вектора напряженности сторонних сил): . Кроме сторонних сил, на электрический заряд действуют силы электростатического поля . Поэтому результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд q, равна . Работа, совершаемая силами электростатического поля и сторонними силами над зарядом q на участке цепи 1–2, определяется выражением

Работу, совершаемую электростатическими силами и сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда, называют падением напряжения или напряжением U на данном участке цепи. Для участка цепи 1–2 получаем . Участок цепи, на котором на носители электрического тока действуют электростатические силы и сторонние силы, называют неоднородным. Участок цепи, на котором на носители электрического тока сторонние силы не действуют, называют однородным. Для однородного участка цепи , т. е. напряжение совпадает с разностью потенциалов в начальной и конечной точках (т.е. убылью потенциала).