§ 2.3. Электродвижущая сила и напряжение
источника электрической энергии
Электродвижущая сила. Любая электрическая цепь состоит из двух групп элементов: источников и потребителей электрической энергии (рис. 2.3.1.) В источнике электрической энергии за счет действия сторонних сил (химических, электромагнитных и других) создается избыток электронов на отрицательном полюсе. Учитывая, что одноименные заряды отталкиваются, сторонние силы источника должны совершить работу против сил электрического поля, т.е. источник должен обладать электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС обозначается буквой Е (е)
.
Исторически
сложилось, что за направление электрического
тока ошибочно принято направление движения
положительных зарядов. Следовательно,
ЭДС численно равна работе сторонних сил по перемещению единицы положительного заряда внутри источника электрической энергии против сил электрического поля.
Напряжение. Если к источнику электрической энергии подключить потребители, то под действием сил электрического поля электроны придут в движение и начнут перемещаться от отрицательного полюса к положительному. Электрическое поле при этом будет совершать работу, которая преобразуется в тепло на резисторах или в электромагнитный момент на электродвигателях.
Напряжение численно равно работе сил электрического поля по перемещению единицы положительного заряда из одной точки электрического поля в другую во внешней цепи.
ЭДС и напряжение источника тесно связаны друг с другом. Если в источнике не возбуждается ЭДС, то будет отсутствовать и напряжение на его зажимах.
Следует отметить, что ЭДС и напряжение источника могут существовать независимо от наличия тока в цепи. Если электрическая цепь постоянного тока разомкнута, то ток по цепи не проходит, но при работающем генераторе или аккумуляторе в них возбуждается ЭДС и между их зажимами действует напряжение.
За единицу ЭДС, также как и напряжения, принят вольт.