Эдс источника тока что такое – суть и принцип для начинающих чайников

Источник ЭДС — Википедия

Рисунок 1. Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа). Вариант.

Исто́чник ЭДС (идеа́льный источник напряже́ния) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого не зависит от тока, протекающего через источник и равно его ЭДС. ЭДС источника может быть задана либо постоянным, либо как функция времени, либо как функция от внешнего управляющего воздействия. В простейшем случае ЭДС определена как константа, обычно обозначаемая буквой E{\displaystyle {\mathcal {E}}}.

Содержание

  • 1 Свойства
    • 1.1 Идеальный источник напряжения
    • 1.2 Реальный источник напряжения
  • 2 Применение
  • 3 Обозначения
  • 4 Определение полюсов
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Литература

Идеальный источник напряжения[править | править код]

Рисунок 2. Реальный источник напряжения под нагрузкой Рисунок 3. Нагрузочная характеристика идеального (синий) и реального (красный) источников.

Напряжение на выводах идеального источника напряжения не зависит от нагрузки U=E=const{\displaystyle U={\mathcal {E}}={\text{const}}}. Ток определяется только сопротивлением внешней цепи

ru.wikipedia.org

Электродвижущая сила. | Объединение учителей Санкт-Петербурга

Электродвижущая сила.

Роль источника тока: разделить заряды за счет совершения работы сторонними силами. Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских) называютсторонними силами.

(Сторонние силы объясняются электромагнитным взаимодействием между электронами и ядрами)

ЭДС — энергетическая  характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонни­ми силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду:

Измеряется в вольтах (В).

Еще одна характеристика источника - внутреннее сопротивление источника тока: 

r.

 

Закон Ома для полной цепи.

Энергетические преобразования в цепи:

- закон сохранения энергии

(А - работа сторонних сил; Авнеш.- работа тока на внешнем участке цепи сопротивлением RАвнутр.- работа тока на внутреннем сопротивлении источникаr.)

Закон ОмаСила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи.

Следствия:

 

1. Если R>>r, то 

ε=U. Измеряют e высокоомным вольтметром при разомкнутой внешней цепи.

2.Если R<<r, то ток   - максимальный ток для данной цепи (ток короткого замыкания).  Опасно, т.к.  - возрастает

e= U1+U2

3. На внутреннем участке цепи:   Aвнутр=U1q , на внешнем участке цепи: Aвнеш=U2q.

A=Aвнутр+ Aвнеш. Тогда: εq=U1q+U2q. Следовательно: ε= U1+U2

ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем   участках цепи.

 

4.  Если R растет, то I уменьшается.  - при уменьшении силы тока в цепи напряжение увеличивается!

 

5. Мощность: а) Полная..

б) Полезная. .

в) Теряемая. .

г) КПД   .

 

Соединение источников тока.

1. Последовательное соединение источников:  полная ЭДС цепи равнаалгебраической сумме ЭДС отдельных источников, полное внутреннее сопротивление равно сумме внутренних сопротивлений всех источников тока. Если все источники одинаковы и включены в одном направлении, то 

Тогда з-н Ома запишется в виде:

2. Параллельное соединение источников: один из источников (с наибольшейЭДС) работает как источник, остальные - как потребители (на этом принципе основана зарядка аккумулятора). Расчет по правилам Кирхгофа (см.).

Если все источники одинаковы , то закон Ома запишется в виде:.

Закон Ома для  неоднородного участка цепи .

-  знаки "+" или "-" выбираются в зависимости от того, в одну или в противоположные стороны направлены токи создаваемые источником ЭДС и электрическим полем.

Правила Кирхгофа.

1. Алгебраическая сумма сил токов в каждом узле (точке разветвления) равна 0.    - следствие закона сохранения электрического заряда.

2. В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма произведений сил токов в отдельных участках на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС источников в этих контурах.   - следствие закона Ома для неоднородного участка цепи.

Направление токов выбирают произвольно. Если после вычислений значение силы тока отрицательно, то направление противоположно.

Замкнутый контур обходят в одном направлении. Если направление обхода совпадает с направлением тока, то 

IR>0. Если при обходе приходят к "+" источника, то его ЭДС отрицательна.

В полученную систему уравнений должны входить все ЭДС и все сопротивления. Т.о. система должна состоять из одного уравнения для токов и  k-1 - го уравнения для ЭДС (k - количество замкнутых контуров).

 

www.eduspb.com

Определение электродвижущей силы источника тока методом компенсации

Цель работы: измерить электродвижущую силу источника тока методом компенсации.

Приборы и оборудования: установка для измерения электродвижущей силы источника тока методом компенсации.

Теоретическое сведение

Электрическим током называют направленное движение электрических зарядов. Электрический ток принято характеризовать силой тока – скалярной величиной, определяемой электрическими зарядами

, проходящими через поперечное сечение проводника за единицу времени :

. (1)

Единица измерения силы тока – ампер (А). Если за любые равные промежутки времени через поперечное сечение проводника проходит одинаковое количество электричества (электрический заряд), то такой ток называют постоянным. Условно за направление электрического тока в проводнике принимают направление движения положительных зарядов (рис. 1а).

Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника , перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока :

. (2)

Плотность тока является вектором , направление которого совпадает с упорядоченным движением положительных зарядов.

В 1826 г. экспериментально установлен закон Ома для однородного участка электрической цепи (эл. схема на рис. 1б или участки ad, dc, cb на рис.1а ), который гласит, что сила тока в однородном проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника :

, (3)

Сопротивление проводника зависит от материала, из которого изготовлен проводник, его линейных размеров и формы:

, (4)

где - удельное электрическое сопротивление, характеризующий материал проводника; - длина проводника; - площадь поперечного сечения проводника. Единица измерения удельного электрического сопротивления – Ом∙м. 1 Ом·м - это удельное электрическое сопротивление проводника, имеющего электрическое сопротивление 1Oм при длине 1м и площади поперечного сечения 1м2.

Если в выражение (4) подставить в закон Ома для однородного участка электрической цепи (3), то получим

. (5)

Учитывая, что

и ,

а также применив формулу (2), уравнение (5) преобразуем в выражение, которое представляет собой закон Ома в дифференциальной форме для однородного участка электрической цепи:

,

где - напряженность электростатического поля внутри проводника; - удельная электрическая проводимость материала проводника.

В виду того, что носители положительного заряда в каждой точке движутся в направлении вектора , то направления векторов и совпадают. Поэтому закон Ома для однородного участка электрической цепи в дифференциальном виде запишется как

.

Для того, чтобы поддерживать ток в проводнике достаточно длительное время, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом (носители заряда считаем положительными) непрерывно отводить приносимые положительные заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить, т.е. необходимо установить круговорот положительных зарядов, при котором они двигались бы по замкнутой траектории.

В замкнутой электрической цепи есть участки, на которых положительные заряды движутся в сторону возрастания потенциала, т.е. против электростатического поля. Перемещение таких зарядов возможно лишь с помощью сил неэлектростатического про­исхождения, называемых сторонними. Природа сторонних сил различная, т.к. их появление обусловлено переменными магнитными полями, а также химическими, диффузионными, световыми процессами, происходящими в источниках тока.

Основной характеристикой сторонних сил является их электродвижущая сила (ЭДС) – это физическая величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда :

,

где - вектор напряженности поля сторонних сил; - вектор перемещения заряда. Единица измерения ЭДС - В (Вольт).

Если источник тока замкнуть на внешнюю нагрузку, равномерно распределенную по контуру, то потенциал будет падать по линейному закону по мере удаления от положительного электрода батареи (рис. 2).

Рис. 2

Превращение энергии электрического тока во внутреннюю вызывает нагревание проводника. Дж. Джоуль и Э. Ленц экспериментально установили, что количество тепла, выделяющегося в проводнике, пропорционально квадрату силы тока в проводнике , сопротивлению проводника и времени течения тока .

. (6)

Используя закон Джоуля-Ленца, выведен закон Ома для неоднородного участка электрической цепи, в котором учтено действие электростатических и сторонних сил на движущийся положительный заряд.

Согласно закону сохранения энергии количество тепла, выделенного в неоднородной электрической цепи (эл. схема на рис. 1в), равно сумме работы сил электрического поля и работы сторонних сил источника тока:

, (7)

где - работа сил электростатического поля; - работа сторонних сил. Сторонние силы совершают положительную работу по перемещению положительного заряда, если направления сторонних сил и электрического тока совпадают (рис. 3), в противном случае – работа сторонних сил отрицательна.

Рис. 3.

Учитывая, что общее сопротивление на неоднородном участке электрической цепи складывают из внешнего и внутреннего сопротивлений, и приравняв выражения (6), (7) получим

.

Принимая во внимание формулу (1), преобразуем выражение в вид:

. (8)

Сократим полученное выражение на заряд и получим закон Ома для неоднородного участка электрической цепи

.

При использовании этого закона необходимо учитывать правило знаков: направление обхода участка цепи задает индексация потенциалов. ЭДС источника тока берут со знаком «плюс», если направления сторонних сил и обхода участка электрической цепи совпадают (рис. 4а), в противном случае – наоборот (рис. 4б).

Если цепь замкнута, т.е. и , то получим закон Ома для замкнутой электрической цепи (эл. схема на рис. 1а).

На практике ЭДС источника тока невозможно непосредственно измерить с помощью обычного вольтметра, т.к. вольтметр измеряет только разность потенциалов и на клеммах источника. Из выражения (8) следует, что ЭДС источника тока возможно найти через разность потенциалов на клеммах источника (, если сила тока на участке электрической цепи равна нулю. Данное условие реализуют методом компенсации. Необходимую для компенсации разность потенциалов получают с помощью потенциометра (рис. 5). Потенциометр представляет собой навитую на изолирующую основу калиброванную проволоку, по которой может скользить контакт (такое устройство называется реохордом). Передвигая контакт C от точки A к B , можно получить любую разность потенциалов от 0 до ( по абсолютной величине всегда меньше ЭДС вспомогательного источника).

Рис. 5.

Сущность метода компенсации заключается в том, что измеряемую ЭДС неизвестного источника тока (рис. 5) компенсируют напряжением на участке потенциометра (реохорда). Компенсацию достигают, перемещая контакт потенциометра С (рис. 6) до тех пор, пока гальванометр Г не покажет нулевого значения силы тока.

Рис. 6.

Обозначим величины потенциалов на концах реохорда через и , потенциалы на концах источника тока - через и . Пусть при определенном положении контакта С на потенциометре ток не идет через гальванометр Г и источник тока с ЭДС , то и , поэтому

. (9)

Согласно закону Ома

, (10)

где - сила тока в потенциометре, - сопротивление участка АС.

Приравняв выражения (9) и (10) получим

.

Чтобы не производить для определения неизвестного ЭДС источника тока измерения силы тока и сопротивления , прибегают к сравнению неизвестной ЭДС с известной . Для этого включают вместо источника с ЭДС (рис. 6) источник с известной ЭДС (ЭДС нормального источника тока). Вновь достигают компенсации, перемещая подвижный контакт С до нулевого показания гальванометра. Вследствие этого ЭДС источника тока определяют как

. (11)

В условиях компенсации ток течет только по цепи, включающей потенциометр. При этом сила тока будет одинакова. Разделим равенства (10) на (11), сократив на силу тока , получим условие:

. (12)

В виду того потенциометр изготовлен из однородного провода, электрическое сопротивление которого определяют по формуле (4), то подставим данную формулу в выражение (12) и выразим ЭДС исследуемого источника тока

, (13)

где и  длины участков, на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного источника тока и нормального источника тока соответственно.

Необходимо также учитывать, что нормальные элементы быстро выходят из строя при пропускании через них больших токов, поэтому в цепь гальванометра вводят дополнительное сопротивление, ограничивающее силу тока через нормальный элемент и гальванометр.

Описание установки

Рис. 7.

Порядок выполнения работы

  1. Включить электрическую цепь с помощью ключа К1 (рис. 7). Переключатель К поставить в положение соответствующее подключению источника .

  2. Передвигая свободный контакт по реохорду найти такое положение, при котором ток через гальванометр будет равен нулю (стрелка гальванометра должна показывать нуль).

  3. Измерить длину участка по сантиметровой линейке, на котором происходит компенсация ЭДС неизвестного источника тока. Результаты измерений занести в табл. 1. Повторить измерения 5 раз согласно п.2.

Таблица 1

i

, см

, см

1

2

3

4

5

, см

, см

  1. Замкнуть ключ К на нормальный элемент и повторить измерения по п.2, 3. Значение длины участка , на котором происходит компенсация ЭДС нормального элемента, занести в таблицу 1.

  2. Рассчитать средние значения длин участков потенциометра , на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного и нормального источника токов и средние квадратичные отклонения от средних значений этих величин.

  3. По формуле (13), подставляя в нее средние значения , и (см. на установке), определить средние значения ЭДС неизвестного источника тока.

  4. Вычислить доверительную границу общей погрешности для длин и , на которых происходит компенсация ЭДС неизвестного и нормального источников тока по формулам

,

где , , - диаметр проволоки реохорда (0,4 мм).

  1. Рассчитать относительную ошибку измерений длин, на которых происходит компенсация ЭДС источников токов по формуле

,

где величина указана на установке.

  1. Определить абсолютную ошибку измерений для ЭДС неизвестного источника тока по формуле

  1. Записать окончательный результат измерения в виде

, при .

Контрольные вопросы

  1. Что такое электрический ток, сила тока, плотность тока?

  2. Вывести закон Ома для неоднородного участка электрической цепи и получит из него закон Ома для полной замкнутой и однородного участка электрической цепи.

  3. Каков физический смысл ЭДС? Что такое сторонние силы? Каково их назначение?

4 Чем компенсируется неизвестная ЭДС при достижении нулевого показания гальванометра?

5. Если в схеме компенсации источник заменить другим источником с такой же ЭДС, но с большим внутренним сопротивлением, то в какую сторону следует сместить движок реохорда для восстановления компенсации?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

studfiles.net

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА ТОКА — Мегаобучалка

КОМПЕНСАЦИОННЫМ МЕТОДОМ

 

Цель работы: ознакомиться с компенсационным методом измерения ЭДС.

Приборы и принадлежности: нормальный элемент с ЭДС eN, исследуемый источник eх, вспомогательная батарея e, потенциометр ПП-63, проводники, гальванометр Г (eN, eи Г часто вмонтированы в потенциометр), делитель напряжения, ключ.

 

Сведения из теории

 

Если на концах проводника сопротивлением R (рис. 5.1,а) имеется разность потенциалов j1 - j2, то по проводнику течет ток. Чтобы ток некоторое время был неизменным, разность потенциалов в течение этого времени надо поддерживать постоянной. Это значит, что положительные заряды, приходящие в точку 2, необходимо каким-то образом перемещать обратно в точку 1, где потенциалj1>j2. Силы электрического поля сделать этого не могут, так как они направлены в сторону меньшего потенциала. Следовательно, работу по перемещению положительных зарядов из точки 2 в точку 1 могут совершать только силы неэлектрического происхождения (например, механические силы, силы химической природы и т. д.). Эти силы называютсясторонними.

Рис. 5.1 Рис.5.2

 

Указанную работу практически выполняют источники тока, включаемые в цепь (рис. 5.1, б). Именно сторонние силы источника и перемещают положительные заряды от меньшего потенциала (клемма “–”) к большему (клемма “+”).

Важной характеристикой, связанной с работой сторонних сил источника тока, является величина, называемая электродвижущей силой. ЭДС источника численно равна работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единицы положительного заряда с клеммы “–” на клемму “+” внутри источника. Нужно, однако, иметь в виду, что хотя заряды по внешней цепи перемещаются под влиянием электрического поля, само поле (разность потенциалов на внешнем участке) и создается за счет работы сторонних сил. Чем больше ЭДС источника, тем большую работу может совершить ток в цепи этого источника.

ЭДС источника измеряется в вольтах и совпадает с разностью потенциалов на клеммах источника при разомкнутой цепи. Действительно, запишем закон Ома для замкнутой цепи (см. рис.5.1, б)



и для участка цепи

.

Сравнивая эти формулы, получим

.

Отсюда следует, что, когда по цепи течет ток, разность потенциалов между полюсами источника меньше его ЭДС. При разомкнутой цепи (R ® ¥) e = j1 - j2 .

Одним из простых и надежных методов измерения ЭДС является так называемый компенсационныйметод. Электрическая цепь реализации этого метода изображена на рис. 5.2, где eх - источник с неизвестной ЭДС, eN - нормальный элемент (с известной ЭДС), e - вспомогательная батарея. Предполагается, что eN< e и eх < e. При замыкании ключа К1 через реостат R течет ток. Если при этом переключатель П замкнут на eN, то ток пойдет и через гальванометр Г.

Запишем первое правило Кирхгофа для узла b (см. рис. 5.2):

I + Ir - I1 = 0, (5.1)

и второе правило Кирхгофа для контура аeNba :

I rаb- Ir (r + rг) = eN, (5.2)

где r - внутреннее сопротивление источника eN; rг- сопротивление гальванометра.

Перемещая точку b, можно подобрать такое Rаb = R¢аb , при котором ток через гальванометр не идет: Ir = 0. В этом случае

I R¢а,b= eN . (5.3)

(ЭДС eN компенсируется падением напряжения на участке ab - частью ЭДС e ). Если переключатель П перебросить на eх, то, передвигая точку b, можно подобрать такое сопротивление Rаb = R¢¢аb, при котором Iг = 0. В этом случае

I R¢¢аb = e х. (5.4)

Разделив уравнение (5.3) на (5.4), получим , откуда

, (5.5)

т.е. для определения eх достаточно знать eN и отношение R¢¢ab/ R¢ab.

megaobuchalka.ru

Чем отличается источник ЭДС от источника тока?

Источник ЭДС (или идеальный источник напряжения) представляет собой активный элемент с двумя зажимами, напряжение на которых не зависит от тока, проходящего через источник. Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Предполагается, что внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно велико, и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на зажимах источника, не влияют на ток источника.

Источник ЭДС -это в задачках на уроках используется.

я так понял что источником тока в принципе может быть генератор, а источником ЭДС (электродвижущей силы) могут быть химические реакции протекающие в гальванических элементах. Вот их и называют ЭДС источниками....

Электронщики пользуются термином "источник напряжения" и "генератор тока". Первое, подразумевает устройство, с внутренним R стремящемся к 0, и конечную ЭДС. Второе должно иметь ЭДС, стремящуюся в ∞ , и R внутр. много-много больше R нагрузки. В реальности, если взять хороший лабораторный БП, то режим источника U будет ограничен его мощностью, а режим генератора тока, его максимальным напряжением. Предположим, имеете источник в 100 вольт. Хотите иметь стабилизированный ток в 0,1А . Выставили данный режим. Через любую нагрузку от 0 до 1000 ом получите вашу хотелку. На нагрузку свыше 1000 ом данный ток не будет обеспечен за нехваткой напряжения. В данном режиме, можете считать, что внутри стоит регулируемый потенциометр, который "крутит" умная электроника. Соответственно напряжение приложенное к нагрузке от 0 до 1000 ом линейно меняется от 0 до 100 вольт.

Есть батарейка, пока она ни куда не включена, это источник ЭДС, она имеет разницу потенциалов на клеммах, а в схеме она является источником тока!!!! Опять учебник в руки, и учи до посинения!!!

Источник ЭДС имеет внутреннее сопротивление на много меньше сопротивления нагрузки Источник тока имеет внутреннее сопротивление на много больше сопротивления нагрузки

touch.otvet.mail.ru

Что такое ЭДС источника тока?

Если замкнуть между собой полюса заряженного конденсатора, то под влиянием электростатического поля, накопленного между его обкладками, во внешней цепи конденсатора в направлении от положительного полюса к отрицательному начинается движение носителей заряда – электронов.

Однако в процессе разряда конденсатора электрическое поле, действующее на движущиеся заряженные частицы, быстро ослабевает до полного исчезновения. Поэтому возникшее в цепи разряда протекание электрического тока имеет кратковременный характер и процесс быстро затухает.

Для длительного поддержания тока в проводящей цепи используются устройства, неточно называемые в быту источниками тока (в строго физическом смысле это не так). Чаще всего такими источниками служат химические батареи.


электрических зарядов. Силы не электростатической природы, под действием которых осуществляется подобное распределение зарядов, называют сторонними силами.

Уяснить природу понятия ЭДС источника тока поможет рассмотрение следующего примера.

Представим себе проводник, находящийся в электрическом поле, как показано ниже на рисунке, то есть таким образом, что внутри него также существует электрическое поле.

Известно, что под воздействием этого поля в проводнике начинает протекать электрический ток. Теперь возникает вопрос о том, что происходит с носителями заряда, когда они достигают конца проводника, и будет ли этот ток оставаться неизменным с течением времени.

Мы можем легко сделать вывод, что при разомкной цепи в результате влияния электрического поля заряды будут накапливаться на концах проводника. В связи с этим электрический ток не будет оставаться постоянным и движение электронов в проводнике будет очень кратковременным, как показано ниже на рисунке.

Таким образом, для того, чтобы поддерживать в проводящей цепи постоянное протекание тока, эта цепь должна быть замкнута, т.е. иметь форму петли. Однако для поддержания тока даже это условие не является достаточным, так как заряд всегда движется в сторону меньшего потенциала, а электрическое поле всегда делает положительную работу над зарядом.

Теперь после путешествия по замкнутой цепи, когда заряд возвращается к исходной точке, где он начал свой путь, потенциал в этой точке должен быть таким же, каким он был в начале движения. Однако протекание тока всегда связано с потерей потенциальной энергии.

Следовательно, нам необходим некий внешний источник в цепи, на клеммах которого поддерживается разность потенциалов, увеличивающая энергию движения электрических зарядов.

Такой источник позволяет осуществить путешествие заряда от более низкого потенциала к более высокому в направлении, противоположном движению электронов под действием электростатической силы, пытающейся протолкнуть заряд от более высокого потенциала к более низкому.

Эту силу, заставляющую заряд двигаться от более низкого к более высокому потенциалу, принято называть электродвижущей силой. ЭДС источника тока - это физический параметр, который характеризует работу, затраченную на перемещение зарядов внутри источника сторонними силами.

В качестве устройств, обеспечивающих ЭДС источника тока, как уже упоминалось, используются аккумуляторы, а также генераторы, термоэлементы и т.д.

Теперь мы знаем, что элемент питания за счет своей внутренней ЭДС обеспечивает разность потенциалов между выводами источника, способствуя непрерывному перемещению электронов в направлении, противоположном действию электростатической силы.

ЭДС источника тока, формула которой приведена ниже, как и разность потенциалов выражается в вольтах :

E = Aст/Δq,

где Аст - работа сторонних сил, Δq – заряд, перемещенный внутри источника.

autogear.ru

Что такое ЭДС источника тока?

Технологии 17 июня 2013

Если замкнуть между собой полюса заряженного конденсатора, то под влиянием электростатического поля, накопленного между его обкладками, во внешней цепи конденсатора в направлении от положительного полюса к отрицательному начинается движение носителей заряда – электронов.

Однако в процессе разряда конденсатора электрическое поле, действующее на движущиеся заряженные частицы, быстро ослабевает до полного исчезновения. Поэтому возникшее в цепи разряда протекание электрического тока имеет кратковременный характер и процесс быстро затухает.

Для длительного поддержания тока в проводящей цепи используются устройства, неточно называемые в быту источниками тока (в строго физическом смысле это не так). Чаще всего такими источниками служат химические батареи.

Вследствие происходящих в них электрохимических процессов на их клеммах происходит накопление разноименных электрических зарядов. Силы не электростатической природы, под действием которых осуществляется подобное распределение зарядов, называют сторонними силами.

Уяснить природу понятия ЭДС источника тока поможет рассмотрение следующего примера.

Представим себе проводник, находящийся в электрическом поле, как показано ниже на рисунке, то есть таким образом, что внутри него также существует электрическое поле.

Известно, что под воздействием этого поля в проводнике начинает протекать электрический ток. Теперь возникает вопрос о том, что происходит с носителями заряда, когда они достигают конца проводника, и будет ли этот ток оставаться неизменным с течением времени.

Мы можем легко сделать вывод, что при разомкной цепи в результате влияния электрического поля заряды будут накапливаться на концах проводника. В связи с этим электрический ток не будет оставаться постоянным и движение электронов в проводнике будет очень кратковременным, как показано ниже на рисунке.

Таким образом, для того, чтобы поддерживать в проводящей цепи постоянное протекание тока, эта цепь должна быть замкнута, т.е. иметь форму петли. Однако для поддержания тока даже это условие не является достаточным, так как заряд всегда движется в сторону меньшего потенциала, а электрическое поле всегда делает положительную работу над зарядом.

Теперь после путешествия по замкнутой цепи, когда заряд возвращается к исходной точке, где он начал свой путь, потенциал в этой точке должен быть таким же, каким он был в начале движения. Однако протекание тока всегда связано с потерей потенциальной энергии.

Следовательно, нам необходим некий внешний источник в цепи, на клеммах которого поддерживается разность потенциалов, увеличивающая энергию движения электрических зарядов.

Такой источник позволяет осуществить путешествие заряда от более низкого потенциала к более высокому в направлении, противоположном движению электронов под действием электростатической силы, пытающейся протолкнуть заряд от более высокого потенциала к более низкому.

Эту силу, заставляющую заряд двигаться от более низкого к более высокому потенциалу, принято называть электродвижущей силой. ЭДС источника тока - это физический параметр, который характеризует работу, затраченную на перемещение зарядов внутри источника сторонними силами.

В качестве устройств, обеспечивающих ЭДС источника тока, как уже упоминалось, используются аккумуляторы, а также генераторы, термоэлементы и т.д.

Теперь мы знаем, что элемент питания за счет своей внутренней ЭДС обеспечивает разность потенциалов между выводами источника, способствуя непрерывному перемещению электронов в направлении, противоположном действию электростатической силы.

ЭДС источника тока, формула которой приведена ниже, как и разность потенциалов выражается в вольтах :

E = Aст/Δq,

где Аст - работа сторонних сил, Δq – заряд, перемещенный внутри источника.

Источник: fb.ru

monateka.com


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о