Меню

Сторонними силами вызывающими разделение зарядов в источнике тока не могут быть силы

Учебники

Разделы физики

Журнал «Квант»

Лауреаты премий по физике

Общие

Т. Сторонние силы

Электрические цепи. Электродвижущая сила

Электрическая цепь состоит из источника тока, потребителей электроэнергии, соединительных проводов и ключа, служащего для размыкания и замыкания цепи и других элементов (рис. 1).

Рисунки, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называются электрическими схемами. Приборы на схемах обозначаются условными знаками.

Как отмечалось, для поддержания в цепи электрического тока необходимо, чтобы на концах ее (рис. 2) существовала постоянная разность потенциалов φAφB. Пусть в начальный момент времени φA > φB, тогда перенос положительного заряда q из точки А в точку В приведет к уменьшению разности потенциалов между ними. Для сохранения постоянной разности потенциалов необходимо перенести точно такой же заряд из B в A. Если в направлении АВ заряды движутся под действием сил электростатического поля, то в направлении ВА перемещение зарядов происходит против сил электростатического поля, т.е. под действием сил неэлектростатической природы, так называемых сторонних сил. Это условие выполняется в источнике тока, который поддерживает движение электрических зарядов. В большинстве источников тока движутся только электроны, в гальванических элементах — ионы обоих знаков.

Источники электрического тока могут быть различны по своей конструкции, но в любом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделение зарядов происходит под действием сторонних сил. Сторонние силы действуют лишь внутри источника тока и могут быть обусловлены химическими процессами (аккумуляторы, гальванические элементы), действием света (фотоэлементы), изменяющимися магнитными полями (генераторы) и т.д.

Любой источник тока характеризуют электродвижущей силой — ЭДС.

Электродвижущей силой ε источника тока называют физическую скалярную величину, равную работе сторонних сил по перемещению единич ного положительного заряда вдоль замкнутой цепи

Единицей электродвижущей силы в СИ является вольт (В).

ЭДС является энергетической характеристикой источника тока.

В источнике тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, световой, внутренней и т.п. энергии в электрическую. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока (места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют потребители). Один полюс источника тока заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника тока создается электростатическое поле. Если полюса источника тока соединить проводником, то в такой электрической цепи возникает электрический ток. При этом характер поля меняется, оно перестает быть электростатическим.

Читайте также:  Определить прямой ток диода при напряжении

На рисунке 3 схематично в виде сферического проводника изображена отрицательная клемма источника тока и сечение присоединенного к ней конца металлического провода. Пунктиром показаны некоторые линии напряженности поля клеммы до внесения в него провода, а стрелками — силы, действующие на свободные электроны провода, находящиеся в точках, помеченных цифрами. Электроны в различных точках поперечного сечения провода под действием кулоновских сил поля клеммы приобретают движение не только вдоль оси провода. Например, электрон, находящийся в точке 1, оказывается вовлеченным в «токовое» движение. Но вблизи точек 2, 3, 4, 5 электроны имеют возможность скапливаться на поверхности провода. Причем поверхностное распределение электронов по длине провода не будет равномерным. Следовательно, подключение провода к клемме источника тока приведет к тому, что некоторые электроны начнут двигаться вдоль провода, а часть электронов будет скапливаться на поверхности. Неравномерное распределение электронов на его поверхности обеспечивает неэквипотенциальность этой поверхности, наличие составляющих напряженности электрического поля, направленных вдоль поверхности проводника. Это поле перераспределенных электронов самого проводника и обеспечивает упорядоченное движение других электронов. Если распределение электронов по поверхности проводника с течением времени не изменяется, то такое поле называют стационарным электрическим полем. Таким образом, главную роль в создании стационарного электрического поля играют заряды, находящиеся на полюсах источника тока. При замыкании электрической цепи взаимодействие именно этих зарядов со свободными зарядами проводника приводит к появлению на всей поверхности проводника нескомпенсированных поверхностных зарядов. Именно эти заряды создают стационарное электрическое поле внутри проводника по всей его длине. Это поле внутри проводника однородное, и линии напряженности направлены вдоль оси проводника (рис. 4). Процесс установления электрического поля вдоль проводника происходит со скоростью c ≈ 3·10 8 м/с.

Как и электростатическое поле, оно потенциально. Но между этими полями имеются существенные отличия:

  1. электростатическое поле — поле неподвижных зарядов. Источником стационарного электрического поля являются движущиеся заряды, причем общее число зарядов и картина их распределения в данном пространстве с течением времени не изменяются;
  2. электростатическое поле существует вне проводника. Напряженность электростатического поля всегда равна 0 внутри объема проводника, а в каждой точке внешней поверхности проводника направлена перпендикулярно к этой поверхности. Стационарное электрическое поле существует и вне и внутри проводника. Напряженность стационарного электрического поля не равна нулю внутри объема проводника, а на поверхности и внутри объема имеются составляющие напряженности, не перпендикулярные к поверхности проводника;
  3. потенциалы разных точек проводника, по которому проходит постоянный ток, разные (поверхность и объем проводника не эквипотенциальны). Потенциалы всех точек поверхности проводника, находящегося в электростатическом поле, одинаковы (поверхность и объем проводника эквипотенциальны);
  4. электростатическое поле не сопровождается появлением магнитного поля, а стационарное электрическое поле сопровождается его появлением и неразрывно с ним связано.
Читайте также:  Удар тока в медицине

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 259-261.

Источник



Какие силы вызывают разделение зарядов в источнике тока

Войди или зарегистрируйся, и получай уведомления об ответах на свои вопросы

Наши специалисты ответят Вам на все интересующие Вас вопросы

Нужна помощь эксперта?
Мы здесь, чтобы помочь вам!

Какие силы вызывают разделение зарядов в источнике тока

Разделение зарядов в источнике тока происходит под воздействием сил неэлектростатического происхождения, которые называются сторонними силами. Сторонние силы могут быть различной природы (магнитной, химической и др.).

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • Одноклассники
  • Twitter
  • Кабельно-проводниковая продукция
  • Продукция для монтажа и прокладки кабеля
  • Трансформаторы
  • Высоковольтное оборудование
  • Электродвигатели
  • Подшипники
  • Транспортерные ленты
  • Рукава и шланги
  • Ремни приводные
  • Шкивы
  • Цепи
  • Звездочки
  • Муфты приводные
  • Низковольтное оборудование
  • Теплотехника
  • Редукторы
  • Насосы
  • Вентиляторы
  • Трубопроводная арматура
  • Кабельные лотки и короба
  • Кабельные муфты
  • Опоры
  • Расчет веса кабеля
  • Расчет диаметра кабеля
  • Размещение кабельной тары (барабанов) в транспорте
  • Расшифровка кабеля
  • Аналоги/замены кабеля
  • Длина кабеля на барабане
  • Поиск производителей кабеля
  • Расчет сечения кабеля
  • Поиск кабеля
  • Расчет емкости конденсатора
  • Аналоги подшипников
  • Справочник по кабелю
  • Расчет материалов
  • Расчет крепежа фланцевого присоединения
  • Расчет насоса
  • Калькулятор доставки
  • Узнать статус заявки
  • О компании
  • Финансы
  • Вакансии
  • Контакты
  • Документы
  • Сотрудничество
  • Полезные статьи
  • Производители
  • Отзывы о Кабель.РФ
  • Объекты поставок
  • For foreign partners
  • Акции

119435, г. Москва,
Б. Саввинский переулок,
д. 9, строение 1

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Мы принимаем:

  • Visa
  • MasterCard
  • Мир
  • Сбербанк Онлайн
  • Apple Pay
  • Google Pay
  • Samsung Pay

Источник

Сторонние силы

Для существования тока в замкнутой цепи в ней должен быть хотя бы один участок, на котором свободные заряды движутся против сил электростатического поля.

Таким участком цепи является источник тока, в котором на свободные заряды действуют силы неэлектростатического происхождения, которые называются сторонними силами.

Именно они и «поставляют» энергию в электрическую цепь.

В источнике тока под действием сторонних сил происходит разделение зарядов, в результате чего на одном полюсе источника накапливается положительный заряд, а на другом — отрицательный. В результате между полюсами источника возникает разность потенциалов, являющаяся необходимым условием существования тока во внешней части цепи.

Читайте также:  Электрические схемы непрерывного тока

Однако вследствие разности потенциалов между полюсами электростатическое поле существует и внутри источника, но там оно «мешает» движению свободных зарядов: при наличии тока в цепи свободным зарядам внутри источника приходится двигаться против сил электростатического поля (см. рис. 11.1).

Например, в химическом источнике тока положительные ионы движутся к положительному полюсу, накапливая на этом полюсе положительный заряд, хотя электростатическое поле «тянет» положительные ионы к отрицательному полюсу.

Такое движение свободных зарядов внутри источника тока возможно именно потому, что внутри источника на них действуют не только электростатическое поле, но и сторонние силы.

Источник

Законы постоянного тока. Сторонние силы. Для поддержания постоянного тока в цепи на свободные заряды должны действовать, помимо кулоновских сил

Сторонние силы. Для поддержания постоянного тока в цепи на свободные заряды должны действовать, помимо кулоновских сил, еще и другие силы неэлектрической природы. Эти силы называются сторонними. Они вызывают разделение разноименных электрических зарядов и поддерживают разность потенциалов на концах проводника. Поле сторонних сил в цепи создается источником тока.

Перемещая электрические заряды, сторонние силы совершают работу за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока. Мерой работы сторонних сил является электродвижущая сила источника (э.д.с.) ε.

, [В] (Вольт)

Э.д.с. численно равна работе, затрачиваемой на перемещение заряда по проводнику.

Закон Ома. Этот закон был установлен экспериментально для участка цепи.

Для участка электрической цепи:

R [Ом] (ом)– сопротивление участка цепи, U – электрическое напряжение, приложенное к участку цепи.

Если электрический ток постоянен, а проводники в цепи неподвижны, то работа сторонних сил целиком расходуется на нагревание проводников.

;

Этот закон был независимо установлен Джоулем и Ленцем. Количество теплоты Q, выделяемой током I в проводнике, пропорционально силе тока, времени его прохождения t и напряжению U.

Закон Ома для замкнутой цепи.

Рис. 49

Рассмотрим замкнутую цепь (рис. 49). Воспользуемся законом сохранения энергии. Работа, совершаемая в источнике тока , затрачивается на перемещение заряда q в цепи и в источнике.

здесь r – внутреннее сопротивление источника тока

– закон Ома для замкнутой цепи.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник