Условия возникновения тока. ЭДС источника тока. Напряжение.

Условия возникновения тока. ЭДС источника тока. Напряжение.

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительных частиц (или против движения отрицательных частиц). Для появления тока необходимо выполнение 2-х условий - первое - наличие в среде свободных носителей заряда, способных перемещаться (в металлах - электроны проводимости, в жидкостях (электролитах) - "+" и "-" ионы, в газах - "+" ионы и электроны. Второе условие - наличие в той же среде электрического поля, энергия которого заставляет заряженные частицы участвовать в упорядоченном движении. 

Если не принять мер для поддержания электрического поля, его энергия очень быстро исчерпается на перемещение носителей заряда. Для поддержания тока в течение длительного времени нужен источник тока, в котором происходит перенос носителей  заряда против электростатических сил (на рис. обозначено пунктиром). На это способны только сторонние силы неэлектростатического происхождения.

Природа сторонних сил может быть химического происхождения (химические процессы, диффузия зарядов в неоднородной среде или через границу раздела разных веществ (гальванические элементы), или это электрические поля, порождаемые переменными магнитными полями за счет механической энергии вращения ротора генератора, и др.(фотоэффект - вырывание электронов световыми квантами ("солнечные батареи"), пьезоэффект - создание разности потенциалов при деформации некоторых кристаллов, термоэффект - создание разности потенциалов между двумя разными металлами, место контакта которых находится при более высокой  температуре и т.д.).

Работа сторонних сил, которая совершается при перемещении единичного положительного заряда внутри источника тока,  называется электродвижущей силой  (ЭДС), действующей в цепи. ЭДС можно рассматривать как энергию, вносимую в цепь тока действием сторонних сил.

Измеряется ЭДС в Вольтах, как и потенциал, который также равен работе при перемещении единичного заряда (из данной точки в бесконечность).

 

Напряжением на участке цепи называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем кулоновских и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда.

Напряжение на внешней части цепи (где нет ЭДС)  равно разности потенциалов на клеммах источника.
Напряжение представляет собой часть электродвижущей силы и указывает работу, которую можно получить, перемещая единицу положительного заряда от одного полюса источника тока к другому полюсу по внешней цепи тока.