Силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними

Сторонние силы, электродвижущая сила и напряжение.

Если в цепи на носители тока действуют только силы электростатического поля, то происходит перемещение носителей (они предполагаются положительными) от точек с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом.

Это приводит к выравнива­нию потенциалов во всех точках цепи и к исчезновению электрического поля.

Определение 1.

Устройства, способ­ные создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлект­ростатического происхождения, называются источниками тока.

Определение 2.

Природа сторонних сил может быть различной.

Например, в гальванических элементах они возникают за счет энергии химических реакций между электродами и электролитами; в генераторе — за счет механической энергии вращения ротора генератора и т. п.

Примечание. Роль источника тока в электрической цепи, образно говоря, такая же, как роль насоса, который необходим для перекачивания жидкости в гидравлической системе.

Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов.

Определение 3.

Физи­ческая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при переме­щении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (э.д.с.), действующей в цепи:

Эта работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока, поэтому величину можно также называть электродвижущей силой источника тока, включен­ного в цепь.

Э.д.с., как и потенциал, выражается в Вольтах.

Сторонняя сила F_ст, действующая на заряд Q₀, может быть выражена как

где Е_ст — напряженность поля сторонних сил.

Работа же сторонних сил по перемещению заряда Q₀ на замкнутом участке цепи равна

Разделив выражение для А на Q₀, согласно определению, получим выражение для э. д. с., действующей в цепи, а именно,

Из полученного выражения следует, что э.д.с., действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.

Э.д.с., действующая на каком-то произвольном не замкнутом участке 1—2, будет равна

На заряд Q₀ помимо сторонних сил действуют также силы электростатического поля F_e=Q₀·E. Таким образом, результирующая сила, действующая в цепи на заряд Q₀, будет равна

Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом Q₀ на участке 1—2, будет равна

Используя определение э.д.с. и выражение для работы в потенциальном электростатическом поле, можно записать, что

Для замкнутой цепи работа электростатических сил (как работа сил потенциального поля!) будет равна нулю, поэтому в данном случае

Определение 4.

Напряжением U₁₂ на участке 1—2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторон­них сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи.

Таким образом,

Примечание. Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов. Напря­жение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действует э.д.с., т. е. сторонние силы отсутствуют.