Стаціонарне електричне поле

Ми весь час говоримо про направленому русі зарядів, але ще не торкалися питання про те, чому вільні заряди роблять такий рух. Чому, власне, виникає електричний струм?

Для упорядкованого переміщення зарядів усередині провідника необхідна сила, що діє на заряди в певному напрямку. Звідки береться ця сила? З боку електричного поля!

Щоб в провіднику протікав постійний струм, всередині провідника повинно існувати стаціонарне 13 електричне поле. Іншими словами, між кінцями провідника потрібно підтримувати постійну різницю потенціалів.

Стаціонарне електричне поле повинно створюватися зарядами провідників, що входять в електричний ланцюг. Однак заряджені провідники самі по собі не зможуть забезпечити протікання постійного струму.

Розглянемо, наприклад, два провідних кулі, заряджених різнойменно. З'єднаємо їх проводом. Між кінцями дроту виникне різниця потенціалів, а всередині дроти електричне поле. По дроту потече струм. Але в міру проходження струму різниця потенціалів між кулями буде зменшуватися, слідом за нею стане спадати і напруженість поля в проводі. Зрештою потенціали куль стануть рівні один одному, поле в проводі звернеться в нуль, і струм зникне. Ми опинилися в електростатики: кулі плюс провід утворюють єдиний провідник, в кожній точці якого потенціал приймає одне і те ж значення; напруженість поля всередині провідника дорівнює нулю, ніякого струму немає.

Те, що електростатичне поле саме по собі не годиться на роль стаціонарного поля, що створює струм, ясно і з більш загальних міркувань. Адже електростатичне поле потенційно, його робота при переміщенні заряду по замкнутому шляху дорівнює нулю. Отже, воно не може викликати циркуляцію зарядів по замкнутому електричному ланцюзі для цього потрібно здійснювати ненулевую роботу.

Хто ж буде здійснювати цю ненулевую роботу? Хто буде підтримувати в ланцюзі різниця потенціалів і забезпечувати стаціонарне електричне поле, що створює струм в провідниках? Відповідь джерело струму, найважливіший елемент електричного кола.

Щоб в провіднику протікав постійний струм, кінці провідника повинні бути приєднані до клем джерела струму (батарейки, акумулятора і т. Д.).

Клеми джерела це заряджені провідники. Якщо ланцюг замкнута, то заряди з клем переміщаються по ланцюгу як в розглянутому вище прикладі з кулями. Але тепер різниця потенціалів між клемами не зменшується: джерело струму безперервно заповнює заряди на клемах, підтримуючи різниця потенціалів між кінцями ланцюга на незмінному рівні.

В цьому і полягає призначення джерела постійного струму. Усередині нього протікають процеси неелектричних (найчастіше хімічного) походження, які забезпечують безперервне поділ зарядів. Ці заряди поставляються на клеми джерела в необхідній кількості.

Кількісну характеристику неелектричних процесів поділу зарядів всередині джерела так звану ЕРС ми вивчимо пізніше, у відповідному листку.

А зараз повернемося до стаціонарного електричного поля. Яким же чином воно виникає

в провідниках ланцюга при наявності джерела струму?

Заряджені клеми джерела створюють на кінцях провідника електричне поле. Вільні заряди провідника, що знаходяться поблизу клем, приходять в рух і вживають свого електричним полем на сусідні заряди. Зі швидкістю, близькою до швидкості світла, це взаємодія передається вздовж всього ланцюга, і в ланцюзі встановлюється постійний електричний

13 Тобто постійне, яке не залежить від часу.