Условия возникновения и поддержания постоянного тока в проводниках. Понятие ЭДС

В случае электростатики заряды находились в равновесии, по­верхность проводника являлась эквипотенциальной поверхностью (). Необходимо иметь в виду, однако, что свободные заряды в проводниках участвуют в хаотическом тепловом движении (со скоростями ~ 10⁵ м/с), но в среднем направленное движение зарядов (ток) отсутствует. При этом электрическое поле нормально к поверхности проводника

(15.6)

При соединении двух заряженных проводников с разными потенциалами возникает новый проводник с одной поверхностью, заряды начнут перетекать в направлении от первого про­водника ко второму .

Рис.15.1.Соединение проводников с разными потенциалами

Такое направленное движение элект­рических зарядов в проводнике и назы­вается электрическим током (током проводимос­ти). Условно за направление тока принимается направление дви­жения положительных зарядов. Движение зарядов в описываемом случае будет протекать в течение сек до выравнивания потенциала. В течение этого времени на поверхности существует градиент потенциала

(15.7)

Заметим, что кратковременное направленное движение элект­рических зарядов может происходить и при снятии электрического поля в случае диэлектрика, в котором возникает поляризационный импульс тока.

Для получения тока в проводнике в течение длительного вре­мени необходимо поддерживать неизменной разность потенциалов на его концах, т.е. производить разделение зарядов, преодоле­вая сопротивление "электрических сил".

Устройство, в котором осуществляется непрерывное разделе­ние зарядов, называется источником тока. Силы, под действием которых происходит движение электрических зарядов внутри источника тока в направлении против действия электроста­тических сил, называются сторонними силами:

,(15.8)

причем поле не является потенциальным.

Основной количественной характеристикой источника тока является электродвижущая сила (ЭДС), из­меряемая работой, которую совершают сторонние силы по пере­мещению единичного положительного заряда на всем участке их действия. В общем случае

(15.9)

т.е. ЭДС - это циркуляция сторонних сил по цепи тока.