сторонні сили

Якщо в ланцюзі на носії струму діють тільки сили електростатичного поля, то відбувається переміщення носіїв (вони передбачаються позитивними) від точок з великим потенціалом до точок з меншим потенціалом. Це призведе до вирівнювання потенціалів у всіх точках ланцюга і до зникнення електричного поля. Тому для існування постійного струму необхідна наявність в ланцюзі пристрою, здатного створювати і підтримувати різницю потенціалів за рахунок роботи сил неелектростатіческого походження. Такі пристрої називаються джерелами струму. Сили неелектростатіческого походження, що діють на заряди з боку джерел струму, називаються сторонніми.

Природа сторонніх сил може бути різною. Наприклад, в гальванічних елементах вони виникають за рахунок енергії хімічних реакцій між електродами і електролітами; в генераторі - за рахунок механічної енергії обертання ротора генератора і т. п. Роль джерела струму в електричному ланцюзі, образно кажучи, така ж, як роль насоса, який необхідний для перекачування рідини в гідравлічній системі. Під дією створюваного поля сторонніх сил електричні заряди рухаються всередині джерела струму проти сил електростатичного поля, завдяки чому на кінцях ланцюга підтримується різниця потенціалів і в ланцюзі тече постійний електричний струм.

Сторонні сили здійснюють роботу по переміщенню електричних зарядів. Фізична величина, яка визначається роботою, яку здійснюють сторонніми силами при переміщенні одиничного позитивного заряду, називається електрорушійної силою (е.р.с.), що діє в ланцюзі:

Ця робота проводиться за рахунок енергії, що витрачається в джерелі струму, тому величину xможно також називати електрорушійної силою джерела струму, включеного в ланцюг. Часто, замість того щоб сказати: «в ланцюзі діють сторонні сили», кажуть: «в ланцюзі діє е. д. з. », т. з. термін «електрорушійна сила» вживається як характеристика сторонніх сил. Е.р.с. як і потенціал, виражається в вольтах (пор. (84.9) і (97.1)).

Стороння сила FCT. діюча на заряд Q0. може бути виражена як

де Е - напруженість поля сторонніх сил. Робота ж сторонніх сил по переміщенню заряду Q0 на замкнутому ділянці ланцюга дорівнює

Розділивши (97.2) на Q0, одержимо вираз для е. д. з. діючу пенсійну систему ланцюга:

т. е. е.р.с. діюча в замкнутому ланцюзі, може бути визначена як циркуляція вектора напруженості поля сторонніх сил. Е.р.с. діюча на ділянці 1 -2, дорівнює

На заряд Q0 крім сторонніх сил діють також сили електростатичного поля Fe = Q0 E. Таким чином, результуюча сила, що діє в ланцюзі на заряд Q0. дорівнює

Робота, що здійснюється результуючої силою над зарядом Q0 на ділянці 1-2, дорівнює

Використовуючи вирази (97.3) і (84.8), можемо записати

Для замкненого кола робота електростатичних сил дорівнює нулю (див. § 83), тому в даному випадку A12 = Q0 x12

Напругою Uна ділянці 1-2 називається фізична величина, яка визначається роботою, яку здійснюють сумарним полем електростатичних (кулонівських) і сторін них сил при переміщенні одиничного позитивного заряду на даній ділянці ланцюга. Таким чином, згідно з (97.4),

Поняття напруги є узагальненням поняття різниці потенціалів: напруга на кінцях ділянки кола дорівнює різниці потенціалів в тому випадку, якщо на цій ділянці не діє е.р.с. т. е. сторонні сили відсутні.