ЭДС (электродвижущая сила)

U = Aэлq

Где:

U — напряжение [В];

Aэл — работа электрического поля [Дж];

q — заряд [Кл].

Напряжение и потенциал измеряются в вольтах [В]. 100points.ru[i]

ε = Aстq

Где:

ε — ЭДС (электродвижущая сила) источника [В];

Aст — работа сторонних сил (источника тока) [Дж];

q — заряд [Кл].

ЭДС также измеряется в вольтах [В].

Школьники часто путают понятия «напряжение» и «ЭДС». Важно понять, что глобально это одно и тоже, обе величины — работа. Их отличие лишь в масштабе. Напряжение — это работа на отдельном участке, а ЭДС — работа во всей цепи. Именно поэтому при записи закона Ома для участка цепи используют напряжение, а для полной цепи — ЭДС. 100points.ru[i]

В реальной жизни все источники тока нагреваются в процессе работы. Это происходит из-за того, что у реальных источников есть внутреннее сопротивление r.

Чтобы лучше понять как работает источник, рассмотрим аналогию. Представим, что потенциал — это высота, на которой находится заряд. Тогда резистор — это обрыв, на котором происходит спад высоты, а источник тока — это подъёмник зарядов.

Чтобы переместить заряды от отрицательного полюса источника к положительному, источнику необходимо совершить работу. Если источник имеет внутреннее сопротивление, это необходимо компенсировать, «поднимая» заряды на большую высоту. 100points.ru[i]

По закону Ома:

${\phi }_0-{\phi }_1=Ir$

${\phi }_1-{\phi }_2=IR$

Сложим два полученных уравнения:

${\phi }_0-{\phi }_1+{\phi }_1-{\phi }_2=Ir+IR$

${\phi }_0-{\phi }_2=Ir+IR$

Слева разность потенциалов совпадает с работой сторонних сил по перемещению единичного заряда, откуда:

$\xi =Ir+IR$

$\xi =I(r+R)$

Выразив силу тока, получим закон Ома для полной цепи:

$I=\frac{\xi }{r+R}$ 100points.ru[i]

Рассмотрим электрическую схему, в которой внешнее сопротивление стремится к 0. Для этого возьмём батарейку и соединим её полюса коротким проводом. 100points.ru[i]

Значение силы тока короткого замыкания можно получить из закона Ома для полной цепи, приравняв внешнее сопротивление к 0.

$I=\frac{\xi }{R+r}$

Если R = 0, то получим:

Iк.з. = r

Iк.з.- сила тока короткого замыкания. 100points.ru[i]

К батарее подключают резистор, сопротивление которого 5 Ом, при этом по цепи течёт ток 6 А. Чему равны ЭДС и внутреннее сопротивление батареи, если при коротком замыкании сила тока в цепи равна 30 А?

Дано:

R = 5 Ом

I = 6 А

Iк.з. = 30 А

ε, r — ? 100points.ru[i]