Разность потенциалов, напряжение и электродвижущая сила

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, состоящую из источника тока и потребителя с сопротивлением R (рис. 16.2).

Рис. 16.2.

Однородным (пассивным) называется участок цепи АВ, на котором отсутствует источник тока. Напряжение на однородном участке равно разности потенциалов в точках А и В:

(16.7)

Неоднородным участком цепи (активным) называется участок АС, на котором имеется источник тока. При движении тока на участке АВ (рис. 16.2) потенциал падает . На участке ВС - потенциал возрастает или убывает если изменить на обратный знак полюса источника тока.

Внутри источника тока имеются сторонние силы, под действием которых электроны движутся в направлении, противоположном тому, в котором их заставляет двигаться электрическое поле. Сторонними называются силы неэлектрической природы: механические, магнитные, химические и др. Источник тока характеризуется электродвижущей силой e (ЭДС), измеряемой в Вольтах. Электродвижущей силой называется величина, равная работе сторонних сил над единичным положительным зарядом:

(16.8)

Напряжение на неоднородном участке (участок АС на рис. 16.2) запишем в виде

В общем случае источник тока может быть включен так, что потенциал возрастает или убывает, поэтому напряжение на неоднородном участке равно

(16.9)

Поскольку при замыкании цепи то из (16.9) находим, что напряжение в замкнутой электрической цепи равно Э.Д.С. источника тока:

(16.10)

При разомкнутой внешней цепи ЭДС источника тока равна разности потенциалов между его зажимами этого источника тока. Изменение потенциала в электрической цепи можно представить графически (рис. 16.3).