Сторонние силы

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 приведет к выравниванию потенциалов во всех точках цепи и к исчезновению электростатического поля. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет рабо­ты сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называ­ются источниками тока. Силы неэлектростатического происхождения, действую-щие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними. Таким образом, для поддержания постоянного тока необходимы сторонние силы, действующие либо во всей цепи, либо на ее отдельных участках. Количественная характеристика сторонних сил — поле сторонних сил- и его напряженность Е_ст, определяемая сторонней силой, действующей на единичный положительный заряд.

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

Под действием создаваемого поля сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического
поля, благодаря чему на концах цепи поддерживается разность потенциа­лов и в цепи течет постоянный электрический ток.

Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при переме-щении единичного положительного заряда называется электродвижущей силой (э.д.с.):

Работа сторонних сил F_ст по перемещению заряда Q_o на замкнутом участке цепи

где Е_ст — напряженность поля сторонних сил. ЭДС действующая в цени

т. е. определяется как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.

ЭДС на участке 1—2

Если на заряд Q₀ действуют как сторонние силы, так и силы электро­статического поля, то:

(F — результирующая сила).

Работа результирующей силы на участке 1—2 над зарядом Q₀

Для замкнутой цепи

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

Напряжение это обобщенное понятие разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов, если участок не содержит источника тока.

Сопротивление (R)это величина, характери-зующая сопротивление проводника электричес-кому току.Единица Ом.1Ом - сопротивление такого проводика, в котором при напряжении I В течет постоянный ток 1А,

Сопротивление зависит от размеров, формы и материала проводника.

Для однородного линейного проводника длиной l и площадью поперечного сечения S электрическое сопротивление выражается формулой

ρ -удельное электрическое сопротивление. Единица измерения Ом·м.Электрическая проводимость (G)

Единица См.1См (сименс) — проводимость участ-ка электрической цепи сопро­тивлением I Ом.

Удельная электрическая проводимость (γ)равна

Единица См/м.

Зависимость ρ и R oт температуры

Последовательное и параллельное соединение проводников

Закон Ома для однородного участка (не содержащего источника тока)

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

Закон Ома в дифференциальной форме

Этот закон связывает плотность тока в любой точке внутри проводника с напряженностью электричес-кого поля в той же точке.