ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
4. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ИСТОЧНИКА ТОКА И
ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ
Как отмечалось выше, для направленного движения зарядов в проводнике необходимо электрическое поле, создающее
разность потенциалов между точками поля. Создать разность потенциалов значит разделить заряды на положительные и от-
рицательные. При этом разделение не может быть осуществлено электростатическими силами, ибо они стремятся соединить
разноименные заряды.
Разделение может быть осуществлено только силами не электрического происхождения – так называемыми сторонними
силами.
Природа сторонних сил определяется химическими процессами, диффузией носителей зарядов, контактными явления-
ми, вихревыми электрическими полями и др.
Устройства, в которых действуют сторонние силы, называются источниками тока или напряжения. При этом сторонние
силы, действующие только в источнике тока, могут действовать на всем пути следования зарядов (в генераторе силы маг-
нитного поля – сила Лоренца – действуют на заряды по всей длине проводника) или на отдельных участках (в гальваниче-
ских элементах – тончайший слой около электродов). Поэтому источники тока называются с распределенными или сосредо-
точенными сторонними силами.
Так как сторонние силы действуют только в источнике тока, а электрические – и в источнике, и во внешней части цепи,
то участок цепи, где действуют только электрические силы, называется однородным, а участок цепи, где действуют и сто-
ронние, и электрические силы, называется неоднородным.
Неоднородный участок – это участок, на котором имеются источники тока (рис. 4).
Рис. 4
На участке 1–2 сторонние силы совершают работу – ее характеризует величина, называемая электродвижущей силой
источника тока – ЭДС.
Электродвижущей силой на участке 1–2 называется скалярная физическая величина, численно равная работе, совершае-
мой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2
+
=ε
q
A
стор
2,1
2,1
. (4.1)
Работу электрических сил характеризует разность потенциалов или "напряжение"
+
=ϕ−ϕ
q
A
элст
2,1
21
. (4.2)
Совместную работу электростатических и сторонних сил на участке цепи характеризует величина, называемая падени-
ем напряжения.
Падением напряжения на участке 1–2 называется физическая скалярная величина, численно равная алгебраической
сумме работ, совершаемых электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заря-
да из точки 1 в точку 2
+++
+=
q
A
q
A
q
A
стор
2,1
элст
2,12,1
или
2,121
2,1
)( ε+ϕ−ϕ=
+
q
A
. (4.3)
Если сопротивление неоднородного участка
2,1
R и по нему течет ток
I
, то падение напряжения на этом участке будет
равно
2,1
IR . Покажем это.
По закону сохранения энергии для неподвижного проводника при стационарном токе результатом его прохождения яв-
ляется выделение тепла, т.е. полная работа электрических и сторонних сил за время
t
равна выделенному теплу или
.
2,12,1
QA = Из (4.3) следует
[]
2,1212,1
)( ε+ϕ−ϕ= qA
, а так как Itq = и tRIQ
2,1
2
= , то получаем
[
]
tRIIt
2,1
2
2,121
)( =ε+ϕ−ϕ
, откуда
.)(
2,12,121
IR
=
ε+ϕ−ϕ
(4.4)
Величина
2,121
)( ε+
ϕ
−
ϕ
, по определению, является падением напряжения на участке 1–2. Видим, что она равна
2,1
IR .
Если (4.4) решить относительно тока, то получим закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме
Однородный
участок
Неоднородный
участок
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
