Так вот ток для наших Айфонов поступает к розеткам от источника. Это может быть батарейка, аккумулятор, генератор или даже солнечная панель. Эти устройства создают и поддерживают поток электронов, который двигается по электрической цепи.
Источник тока — это специальное приспособление, которое может преобразовать энергию разного вида в электрическую.
Источник тока имеет два полюса: положительный и отрицательный. Они позволяют производить разделение заряженных частиц на положительные и отрицательные и накапливать их. И если его подключить к цепи, то заряды придут в движение и с помощью проводника создадут некий поток, который и поможет нам зарядить гаджет.
Определение и формула ЭДС
А кто же заставляет наши заряженные частицы начать двигаться вдруг куда-то? Сидели бы и сидели на своих полюсах, а тут бегут, стремятся заряжать наши телефоны! Здесь мы и переходим к определению.
Электродвижущая сила источника — это сила, которая заставляет заряженные частицы двигаться в электрической цепи. Простыми словами, это то, что заставляет ток протекать по проводам.
А что говорит нам более научное определение об этой волшебной силе? Ученые объясняют, что электродвижущая сила ЭДС — это величина, которая характеризует отношение работы сторонних сил по перемещению единичного заряда к величине этого заряда.
Сложновато? Тогда давай посмотрим на формулу ЭДС источника тока. Она измеряется в вольтах (В) и обозначается буквами E или ε.
Вот и получается, что мы имеем заряд q, и для его перемещения по цепи производится некоторая работа Аст. А сторонняя сила, возникающая в разных источниках по разным причинам, равна отношению работы к величине заряда.
Определение ЭДС в физике
ЭДС – электродвижущая сила. Обозначается буквой E или маленькой греческой буквой эпсилон.
Электродвижущая сила — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил (сил неэлектрического происхождения), действующих в электрических цепях переменного и постоянного тока.
ЭДС, как и напряжение, измеряется в вольтах. Однако ЭДС и напряжение – явления разные.
Напряжение (между точками А и Б) – физическая величина, равная работе эффективного электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из одной точки в другую.
Объясняем суть ЭДС «на пальцах»
Чтобы разобраться в том, что есть что, можно привести пример-аналогию. Представим, что у нас есть водонапорная башня, полностью заполненная водой. Сравним эту башню с батарейкой.
Что такое ЭДС. Физика ЕГЭ № 31
Вода оказывает максимальное давление на дно башни, когда башня заполнена полностью. Соответственно, чем меньше воды в башне, тем слабее давление и напор вытекающей из крана воды. Если открыть кран, вода будет постепенно вытекать сначала под сильным напором, а потом все медленнее, пока напор не ослабнет совсем. Здесь напряжение – это то давление, которое вода оказывает на дно. За уровень нулевого напряжения примем само дно башни.
То же самое и с батарейкой. Сначала мы включаем наш источник тока (батарейку) в цепь, замыкая ее. Пусть это будут часы или фонарик. Пока уровень напряжения достаточный и батарейка не разрядилась, фонарик светит ярко, затем постепенно гаснет, пока не потухнет совсем.
Но как сделать так, чтобы напор не иссякал? Иными словами, как поддерживать в башне постоянный уровень воды, а на полюсах источника тока – постоянную разность потенциалов. По примеру башни ЭДС представляется как бы насосом, который обеспечивает приток в башню новой воды.
Определение ЭДС
ЭДС (электродвижущая сила) – это физическая величина, которая характеризует способность источника энергии (например, батареи или генератора) приводить заряды в движение в электрической цепи.
ЭДС измеряется в вольтах (В) и обозначается символом E. Она является мерой энергии, которую источник может передать заряду при его перемещении в электрической цепи.
Основное свойство ЭДС заключается в том, что она создает разность потенциалов в электрической цепи, что приводит к движению зарядов. Это движение зарядов называется электрическим током.
ЭДС может быть постоянной или переменной величиной, в зависимости от типа источника энергии. Например, батарея обычно имеет постоянную ЭДС, тогда как генератор может иметь переменную ЭДС.
Важно отметить, что ЭДС не является силой, а скорее энергетическим потенциалом, который приводит к движению зарядов. Она может быть использована для выполнения работы в электрической цепи, например, для питания электрических устройств или для создания электромагнитного поля.
Физический смысл ЭДС
Физический смысл ЭДС заключается в способности источника энергии приводить заряды в движение в электрической цепи. Она представляет собой энергию, которую источник может передать заряду при его перемещении в цепи.
Для лучшего понимания физического смысла ЭДС, рассмотрим пример с батареей. Батарея содержит химическую энергию, которая может быть преобразована в электрическую энергию. Когда эта батарея подключается к электрической цепи, она создает разность потенциалов между положительным и отрицательным выводами. Эта разность потенциалов и называется ЭДС.
Когда в цепи присутствует разность потенциалов, заряды начинают двигаться от положительного вывода к отрицательному. Это движение зарядов называется электрическим током. При этом, работа, которую совершает источник энергии, преобразуется в электрическую энергию, которая может быть использована для питания электрических устройств.
Физический смысл ЭДС заключается в том, что она является источником энергии, который позволяет зарядам двигаться в электрической цепи и выполнять работу. Она представляет собой энергетический потенциал, который может быть использован для создания электрического тока и питания различных устройств.
Закон Ома для участка цепи
Георг Ом рос в небогатой семье. Также он был довольно азартным человеком, любил играть в бильярд в компании друзей. В университетские годы Ом был лучшим игроком в бильярд среди студенческой молодежи, показывал прекрасные результаты в конькобежном спорте.
Дальше мы с вами поговорим о напряжении на элементах электрической цепи, и, в частности, на источнике тока. Поэтому вспомним, что такое напряжение из темы «Законы постоянного тока». Напряжение – физическая величина, которая показывает, какую работу сторонние силы должны приложить, чтобы перенести заряд от одной точки до другой.
Так как у источника тока имеется внутреннее сопротивление, значит, внутри него также будет и напряжение. Чтобы найти его, воспользуемся законом Ома — умножим внутреннее сопротивление источника тока r на сам ток I и получим:
Также мы можем найти напряжение, которое будет выделяться на внешней цепи. Для этого снова умножим ток I на общее сопротивление цепи R:
Оказывается, что не вся энергия источника тока уходит в цепь. Как раз таки та часть энергии, которая уходит на преодоление внутреннего сопротивления, и будет характеризовать потери. Тогда мы можем записать еще одну формулу для нахождения ЭДС источника тока:
Теперь давайте подставим вместо напряжений полученные формулы через токи и сопротивления и выразим силу тока. Так мы получим закон Ома для полной цепи:
Сила тока в цепи с заданным источником тока (при неизменной ЭДС и с постоянным внутренним сопротивлением) зависит только от сопротивления внешней цепи R.
Самое большое электрическое сопротивление на теле человека — поверхность верхнего рогового слоя кожи человека. Оно может достигать 40000–100000 Ом. Но это не значит, что можно хвататься за оголенные провода голыми руками! Этого сопротивления далеко не достаточно, чтобы защитить человека от опасного электрического тока.
Задачи на данную тему встречаются в №12 ЕГЭ. Давайте рассмотрим один пример.
Задача. Найдите внутреннее сопротивление источника ЭДС, если сопротивление в цепи R = 4 Ом, а ЭДС ε=10 В. Сила тока в цепи 2 А.
Решение.Воспользуемся законом Ома для полной цепи и выразим из него внутреннее сопротивление источника ЭДС:
Ответ: 1 Ом
Короткозамкнутая цепь
Рассмотрим частный случай электрической цепи, в котором источник тока будет подключен сам на себя. Иначе говоря, он будет короткозамкнутым.
В этом случае отсутствует сопротивление внешней цепи и закон Ома для цепи будет выглядеть так:
Короткое замыкание — это такой случай соединения проводов, при котором практически весь ток проходит по пустому проводу и возвращается в источник тока.
Короткое замыкание приводит к сильному нагреву, расплавлению металлов, а иногда и к пожарам.
Если сравнить поток электронов с потоком машин, то ток короткого замыкания – это авария на автодороге. Один поток машин решил влезть в другой. В результате на дороге образовалась авария. Но машины продолжают налетать одна на другую (как в метель в Норильске).
Теперь, когда мы уже рассмотрели основные характеристики источника тока, можем перейти к мощности и КПД источника тока.
Ваш браузер не поддерживается
Интернет-сервис Студворк построен на передовых, современных технологиях и не может гарантировать полную поддержку текущего браузера.
Установить новый браузер
- Google Chrome
Скачать
Яндекс Браузер
Скачать
Opera
Скачать
Firefox
Скачать
Microsoft Edge
Нажимая на эту кнопку, вы соглашаетесь с тем, что сайт в вашем браузере может отображаться некорректно. Связаться с техподдержкой
Работаем по будням с 8.00 до 18.00 по МСК
Научные статьи на тему «ЭДС»
Направлением ЭДС считают направление, в котором внутри источника движутся положительные заряды.
Если источник ЭДС в цепи один, то направление ЭДС совпадет с направлением тока в контуре цепи.
Электрическое напряжение и ЭДС Допустим, у нас имеется электрическое поле.
Закон Ома для цепи с ЭДС Пусть у нас имеется химический источник ЭДС — элемент Вольта.
Результирующая сторонняя ЭДС получается примерно равна 1,1 В.
Автор Виктор Матвеевич Скоков
Источник Справочник
Категория Физика
Статья от экспертов
Анализ ЭДС вращения магнитоэлектрического двигателя
В статье авторы анализируют возможность создания гиромотора на базе магнитоэлектрического двигателя с постоянными магнитами большой коэрцитивной силы. Авторами предложена конструкция магнитоэлектрического двигателя с радиально расположенными цилиндрическими постоянными магнитами, созданными на основе соединения редкоземельных элементов и кобальта. Такая конструкция электромагнитной системы позволяет выполнить статор без традиционного магнитопровода, заполнив его обмоткой из меди. Такая конструкция статора собирается из элементов без органических фракций, что особенно важно для гироскопов с газодинамическими опорами. Кроме того, радиальное расположение постоянных магнитов позволяет обеспечить стабильность центра масс ротора, что улучшает точностные характеристики гироскопических приборов, созданных на основе такого двигателя. Особое внимание в работе уделено анализу электромагнитных процессов, происходящих в электродвигателе, проведено исследование электродвижущей силы вращения, возн.
Автор(ы) Масленникова С.И.
Ситников А.В.
Источник Радиостроение
Научный журнал
Закон Ома для участка цепи с электродвижущей силой тока
Рассмотрим один из самых простых случаев – электрическую цепь с химическим источником ЭДС, элементом Вольта. Он состоит из двух электродов (медного и цинкового), погружённых в раствор кислоты.
Электродвижущая сила в этом случае создаётся следующим образом: цинк при растворении в кислоте теряет положительно заряженные атомы, приобретая тем самым отрицательный потенциал, а медь становится положительно заряженной. В результате возникает сторонняя ЭДС. Находится она в очень тонком слое, отделяющем электролит от цинкового и медного электродов. Когда цепь замыкают, на сопротивлениях двух частей цепи (внешней и внутренней) возникает разность потенциалов и начинает течь ток I.
Для простоты расчётов будем исходить из того, что сопротивления на всех участках цепи распределены равномерно по всему контуру L.
Из закона сохранения энергии следует, что работа, совершаемая электрическим полем при движении заряда q по внешней цепи и в электролите будет равняться
Aq = (φ1 – φ2)*q + (φ3 – φ4)*q
Общую работу сторонних сил можно записать как
Приравняв обе части двух предыдущих выражений, получим
Формула явно указывает на то, что работа сторонних сил и работа электрического поля равны между собой.
Из закона Ома следует, что
φ1 – φ2 = I*R, а φ3 – φ4 = I*r
От сюда следующий вид закона Ома с электродвижущей силой.
Справедлив он только для замкнутой цепи.
О втором правиле Кирхгофа
Полученная формула говорит, что электродвижущая сила равна сложенным друг с другом произведениям силы тока на все сопротивления, составляющих замкнутую цепь.
Это очень важное утверждение. Часто его именуют Вторым правилом Кирхгофа. Оно относится ко всем замкнутым цепям, какими бы они ни были.
По-другому это правило можно сформулировать так – в любом электрическом замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления, через которые они протекают равняется ЭДС в указанном контуре.
Сопротивления могут считаться не только положительными, но и отрицательными. Если направление тока совпадает с выбранным направлением обхода контура, то сопротивление признают положительным. Если не совпадает – отрицательным.
Электродвижущая сила тока считается положительной, в том случае, если в его источнике произошёл переход от отрицательного полюса к положительному.
Когда в направлении токов нельзя быть уверенным, его можно выбрать произвольно. Из-за этого после вычислений может получиться отрицательное число. Это признак того что на самом деле ток идёт в противоположную сторону.
Впрочем, здесь всё условно. У многих ток ассоциируется с бегущими по проводнику отрицательно заряженными электронами. Тем не менее за направление тока всегда принимают именно направление положительных движущихся зарядов. Расчётам и пониманию сути физических явлений, относящихся к этому разделу физики подобное никак не мешает. Разве что в самом начале, пока не появилась привычка.
Математическая запись правила Кирхгофа выглядит следующим образом:
[sum_^ varepsilon m=sum_^ I m R m].
N – число участков, на которые мы разбили контур.
Данная формула позволяет очень легко рассчитывать достаточно сложные цепи, т. к. получаем систему независимых уравнений, легко решаемую с математической точки зрения. То что самостоятельно, на листе бумаги расчёты будут громоздкими – не проблема. Даже простейший не очень мощный компьютер с вычислениями может справиться весьма быстро.
Количество независимых контуров определяется по формуле:
p – общее количество ветвей в цепи, m – общее количество узлов в цепи.
