Физический смысл электродвижущей силы

Сторонние электродвижущие силы

Поместим проводник в электростатическое поле. Рассмотрим процессы, которые будут там происходить:

1. В начальный момент времени при воздействии электрического поля положительные заряды проводника станут двигаться из мест с большим потенциалом в места с меньшим потенциалом. Отрицательные заряды при этом двигаются в противоположном направлении.
2. Противоположные концы проводника будут накапливать положительные и отрицательные заряды.
3. В конце концов, поле индуцированных зарядов будет полностью компенсировать в объеме проводника внешнее поле, и ток остановится, система придет в электростатическое равновесие.

Выключим внешнее поле:

1. Сохранится только поле индуцированных зарядов, появится ток, который связан с их нейтрализацией.
2. По прошествии некоторого времени и данный ток прекратится.

Вывод: электростатическое поле не способно поддерживать в проводнике неизменный электрический ток.

Для создания постоянного тока следует препятствовать установлению в проводнике электростатического равновесия. Что требует выполнения работы против сил электрического поля, которые стремятся уровнять все потенциалы поля всех точек в проводнике.

Данная работа может быть выполнена исключительно за счет сил, не относящихся к электростатическим. В этой связи, силы, поддерживающие электрический ток постоянным, называют сторонними электродвижущими силами (ЭДС).

Сторонние ЭДС могут обладать любой природой, например: механической; электромагнитной; * химической и т. д.

Определение 1

Приспособления для создания сторонних сил называют источниками ЭДС.

Мерой возможностей источников ЭДС порождать электрический ток является электродвижущая сила ($Ɛ$).

Определение 2

Электродвижущая сила соответствует работе, которую выполняют сторонние силы источника, двигая единичный положительный заряд внутри источника от полюса со знаком минус к положительному полюсу.

$Ɛ=\frac{A_{st}}{q}$.

Направлением ЭДС считают направление перемещения положительных зарядов внутри источника (от отрицательного полюса к положительному).

Если в исследуемом контуре источник ЭДС один, то направлением ЭДС можно считать направление течения тока в данном контуре.

ЭДС и циркуляция вектора напряженности электрического поля

Рассмотрим случай, когда электрический ток течет по тонкому проводу. Направление тока совпадает с направлением оси провода (рис.1). Что обеспечивается соответствующим распределением зарядов на поверхностях проводников или там, где действуют сторонние силы.

Рисунок 1. Электрический ток в тонком проводе. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Площадь поперечного сечения провода будем считать равным $S$, в разных местах провода она может отличаться. Поскольку наш провод мы считаем тонким, то плотность тока ($\vec j$) считаем одинаковой для всех точек поперечного сечения проводника. Сквозь поперечное сечение провода за единицу времени будет проходить заряд:

$\frac{\Delta q}{\Delta t}=I=jS\, \left( 1 \right)$. 2 \frac{d\vec{l}}{\lambda S} \left( 6 \right)$.

Используя сказанное выше, запишем закон Ома в интегральной форме:

$\varphi_{1}-\varphi_{2}+Ɛ=IR\, \left( 7 \right)$,

где $R$ – сопротивление всего участка цепи, включая источник тока.

Если цепь является замкнутой, то закон Ома предстанет в виде:

$Ɛ=IR\, \left( 8 \right)$.

$R$ — полное сопротивление всей цепи.

Допустим, что $\varphi_{a}$ – потенциал анода источника;$\varphi_{k}$ – потенциал катода; $R_e$ — сопротивление всего внешнего участка цепи, тогда:

$\varphi_{a}-\varphi_{k}=IR_{e}\left( 9 \right)$.

Сравнив выражение (8) и (9) запишем:

$\frac{\varphi_{a}-\varphi_{k}}{Ɛ}=\frac{R_{e}}{R}=\frac{R_{e}}{R_{e}+r}\left( 10 \right)$.

где $r$ — внутреннее сопротивление источника.

Выражение (10) означает, что $\varphi_{a}-\varphi_{k}$ меньше, чем ЭДС. В предельном случае, когда $R_{e}\to \infty $. получим:

$\varphi_{a}-\varphi_{k}=Ɛ\left( 11 \right)$.

Электродвижущую силу можно определить как разность потенциалов полюсов разомкнутого источника.

ЭДС и работа

Рассмотрим замкнутый контур ($L$) с одни источником ЭДС. Найдем циркуляцию вектора напряженности по этому замкнутому контуру Электрическое поле будем считать составлено из двух компонент:

$\vec{E}=\vec{E}_{1}+\vec{E}_{st}\left( 12 \right)$.

где $\vec{E}_{1}$ – напряженность электростатического поля, действующего на заряды; $\vec{E}_{st}$ – поле сторонних сил.

$\oint\limits_L \vec{E} d\vec{l}=\oint\limits_L \vec{E}_{1}d\vec{l}+\oint\limits_L \vec{E}_{st} d\vec{l}=\oint\limits_L \vec{E}_{st}d\vec{l}=\int {\vec{E}_{st}d\vec{l}} =A\left( 13 \right)$.

где циркуляция $\vec{E}_{1}$ о замкнутому контуру равно нулю. A – работа по перемещению единичного положительного заряда сторонними силами внутри источника.

В результате мы получаем:

$Ɛ=\oint\limits_L \vec{E} d\vec{l}\left( 14 \right)$.

Выражение (14) совпадает с определением ЭДС. В соответствии с (14) ЭДС определена работой по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура $L$ под воздействием электрического поля в этом контуре.

1. Поясните физический смысл эдс, напряжения и разности потенциалов на участке эл. Цепи. Каковы правила знаков для силы тока и эдс при записи закона Ома для неоднородного участка цепи?

Для участка цепи: равна работе сторонних сил над единичным зарядом, работе полож-ым. Сил при прохождении единичного полож-го заряда ч/з источник тока.= работе при прохождении единичного положительного заряда ч/з участки цепи, не содержащие ЭДС. Напряжение = работе сил, совершаемой при перемещении положительного единичного заряда на участке цепи. При записи закона Ома для неоднородного участка цепи направление перемещения заряда выбирается произвольно, если направление тока совпадает с выбранным, то ток берётся со знаком “+”, иначе ”-”. Если направления ЭДС и тока совпадают, то ЭДС берётся со знаком “+”, иначе ”-”..

2. Выведите формулы энергии эл. И магн. Полей.

Для двух неподвижных точечных зарядов. Рассмотрим энергию каждого заряда в поле другого.

,,,,. Добавляя к системе из двух зарядов другие получим:. Имеется уединённый проводник. Дано:Q-заряд, C-ёмкость, -потенциал. Увеличим заряд наdQ. Для этого необходимо перенести его из бесконечности. Работа при этом . Энергия заряжённого проводника = той работе, кот. необходимо совершить, чтобы зарядить проводник.. Иначе поверхность проводника эквивалентная. Конденсатор тоже заряжённый проводник:, гдеQ – заряд конденсатора, С – ёмкость конденсатора. Энергия электростатического поля. Преобразуем ф-лу для энергии конденсатора. ,,.

Для контура с индуктивностью L. При иначе м, то ток берётся со знаком ЭЭо участка цепи направление перемещения заряда выбирается произвольно, если направление токизменении тока на dI ток изменится на dФ=LdI, dA=IdФ=LIdI, ,или,, где,V- объём соленоида.

Билет №27

1. Выведите формулу работы перемещения эл. Заряда в эл. Ст. Поле. Какой хар-р носит эл. Ст. Поле? Чему равна циркуляция вектора напряжённости вдоль замкнутого контура l.

Если в эл.ст. поле перемещать заряд из т.1 в т.2 по произвольной ираектории совершаемая работа:,, то,. Т.О. эл. ст. поле имеет потенциальный хар-р.- циркуляция вектора напряжённости.

2. Какие в-ва относятся к диамагнетикам? Какова природа диамагнетизма?

Если орбита электрона ориен-на относительно произвольным образом, составляя с ним угол, то она приходит в движение вокруг, при которомпри=const вращается вокруг с некоторой угловой скоростью.

Такое движение называется процессией. Это движение эквивалентно круговому току. Этот микроток индуцирован внешним => по правилу Ленца появится составляющая магнитного поля направленная противоположно внешнему полю. Эффект ослабления внешнего магнитного поля называется диамагнитным эффектом, он лежит в основе диамагнетизма. Bi, Ag, Au, Cu, большинство органических соединений, смолы, углерод и т.д.

Билет №28

Электродвижущая сила Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Связанное содержание
• Примеры
• Британский
• Научный

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

См. синонимы слова «электродвижущая сила» на Thesaurus.com

Показывает уровень обучения в зависимости от сложности слова.

---

сущ. Электричество.

энергия, доступная для преобразования из неэлектрической формы в электрическую или наоборот, на единицу заряда, проходящего через источник энергии; разность потенциалов между клеммами источника электрической энергии: выражается в вольтах. Сокращения: ЭДС, ЭДС, ЭДС, ЭДС.

ВИКТОРИНА

Сыграем ли мы в «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. «ДОЛЖЕН» ВЫЗОВ?

Должны ли вы пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!

Вопрос 1 из 6

Какая форма обычно используется с другими глаголами для выражения намерения?

Также называется давлением.

Происхождение электродвижущей силы

Впервые записано в 1825–1835 гг.0017

Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc.

2022

Слова, относящиеся к электродвижущей силе

движущая сила, кинетическая энергия, движение, подвижность, первичный двигатель, движение

Как использовать электродвижущую силу в предложении

• Тем не менее, в течение десятилетия или около того аморальность была, как это ни парадоксально, силой для грамотности и расширения прав и возможностей.

  Как «Криминальное чтиво» спасло литературу|Венди Смит|8 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Вскоре после рассвета произошла еще одна вспышка смертоносной силы.

  Франция скорбит и охотится|Нико Хайнс, Кристофер Дики|8 января 2015 г.|DAILY BEAST

• И оценщики ВВС первыми говорят, что такое изображение никогда не рассказывает всей истории.

  Пентагон не знает, сколько людей было убито в войне с ИГИЛ|Нэнси А. Юссеф|7 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Детективы с оперативной группой по поиску беглецов поймали Поланко и его друга на улице Бронкса в первой половине дня.

  Сбит во время замедления работы полиции Нью-Йорка|Майкл Дейли|7 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Пентагон сообщил, что Фаал служил в ВВС семь лет, за это время он стал гражданином США.

  Темный ветеран США, который пытался свергнуть страну|Джейкоб Сигел|6 января 2015|DAILY BEAST

• Голиаф не ответил; Дублин сказал, что силы уходят, и мы вообще не можем связаться с солдатами.

  Дневник Галлиполи, том I|Иэн Гамильтон

• Для такого использования голоса в особой службе силы воли или движущей силы необходимо сначала проверить его свободу.

  Выразительный голос Культура|Джесси Элдридж Саутвик

• Но вы ошибаетесь, думая, что сила запада состоит из всей Меррилл Хорс.

  Курьер Озарков|Байрон А. Данн

• Она и ее младшая сестра Джанет много ссорились по злополучной привычке.

  Пробуждение и избранные рассказы|Кейт Шопен

• Во время разрушения они изольют свою силу и умилостивят гнев того, кто их сотворил.

  Библия, Версия Дуэ-Реймса|Разные

Определения электродвижущей силы из Британского словаря

электродвижущая сила

---

существительное

физика

90 или устройство
1. скорость, с которой энергия извлекается из этого источника, когда единичный ток протекает через цепь или устройство, измеряется в вольтах. © William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

   Научные определения электродвижущей силы

   электродвижущая сила

   ---

   Электрический потенциал или напряжение. Электродвижущая сила на самом деле не сила, а мера того, какая работа будет совершена при перемещении электрического заряда.

   Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

   Определение электродвижущей силы в физике.

   

   (существительное)

   (ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Она измеряется в вольтах, а не в ньютонах, и, следовательно, на самом деле не является силой.

   (существительное)

   (ЭДС) — напряжение, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом Фарадея. Измеряется в вольтах (не ньютонах, Н; ЭДС не является силой).

   • Источники ЭМП

     • Электродвижущая сила (ЭДС) представляет собой напряжение напряжения, генерируемое батареей или магнитной силой в соответствии с законом индукции Фарадея.
     • Электродвигатель сила , также называемая ЭДС (обозначается и измеряется в вольтах), относится к напряжению, генерируемому батареей или магнитной силой в соответствии с законом индукции Фарадея, который гласит, что изменяющееся во времени магнитное поле будет индуцировать электрический ток.
     • Электродвигатель « сила » не считается силой (поскольку сила измеряется в ньютонах), а потенциалом или энергией на единицу заряда, измеряемой в вольтах.
     • Приведите примеры устройств, которые могут обеспечить электродвигатель сила

   • ЭДС и напряжение на клеммах

     • Выходное напряжение или напряжение на клеммах источника напряжения, такого как батарея, зависит от его электродвижущей силы и его внутреннего сопротивления.
     • Мы называем эту разность потенциалов электродвижущей силой (сокращенно ЭДС).
     • ЭДС вовсе не сила ; это особый тип разности потенциалов источника, когда ток не течет.
     • Электродвигатель Сила напрямую связана с источником разности потенциалов, например, с определенной комбинацией химических веществ в батарее.
     • Выразите взаимосвязь между электродвижущей силой и напряжением на клеммах в форме уравнения

   • Количественная интерпретация ЭДС движения

     • A ЭДС движения – это электродвижущая сила (ЭДС), индуцированная движением относительно магнитного поля B.
     • Электродвижущая сила (ЭДС), вызванная движением относительно магнитного поля B, называется ЭДС движения.
     • Приравнивая две силы , получаем $E = vB$.
     • В проводнике же мы находим электродвижущую силу , которой самой по себе нет соответствующей энергии, но которая порождает — при равенстве относительного движения в двух рассмотренных случаях — электрические токи одного и того же пути и интенсивность, как те, которые производятся электрическими
       заменяет в первом случае.
     • Сформулируйте два вида, которые применяются для расчета электродвижущей силы

   • ЭДС движения

     • Движение в стационарном относительно Земли магнитном поле индуцирует ЭДС движения ( электродвижущая сила ).
     • Как видно из предыдущих Атомов, любое изменение магнитного потока индуцирует электродвижущую силу (ЭДС), противодействующую этому изменению — процесс, известный как индукция.
     • Существует много связей между электрической силой и магнитной силой .
     • То, что движущееся магнитное поле создает электрическое поле (и наоборот, что движущееся электрическое поле создает магнитное поле), является частью причины, по которой электрические и магнитные силы теперь рассматриваются как разные проявления одной и той же силы (впервые замеченной Альберт Эйнштейн).
     • Это классическое объединение электрического и магнитного сил в так называемую электромагнитную силу является источником вдохновения для современных усилий по объединению других основных сил .

   • Индуцированная ЭДС и магнитный поток

     • Закон индукции Фарадея гласит, что электродвижущая сила индуцируется изменением магнитного потока.
     • Более основной, чем текущий ток, является электродвижущая сила (ЭДС), которая его вызывает.
     • Объясните взаимосвязь между магнитным полем и электродвижущей силой

   • Изменение магнитного потока создает электрическое поле

     • Мы узнали взаимосвязь между индуцированной электродвижущей силой (ЭДС) и магнитным потоком.
     • Количество включенных витков катушки может быть включено в магнитный поток, поэтому коэффициент не является обязательным. ) Закон индукции Фарадея — это основной закон электромагнетизма, который предсказывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая электродвигатель сила (ЭДС).
     • Устройство, способное поддерживать разность потенциалов, несмотря на протекание тока, является источником электродвижущей силы .

   • Батарея

     • Каждая полуячейка имеет электродвижущую силу (или ЭДС), определяемую ее способностью проводить электрический ток изнутри наружу ячейки.
     • Электропривод усилие на клеммах ячейки называется напряжением на клеммах (разницей) и измеряется в вольтах.
     • Напряжение аккумулятора является синонимом его электродвижущей силы , или ЭДС.
     • Эта сила отвечает за поток заряда по цепи, известный как электрический ток.

   • Электрогенераторы

     • Они индуцируют электродвижущую силу (ЭДС) за счет вращения катушки в магнитном поле.
     • Генератор заставляет электрический заряд (обычно переносимый электронами) течь через внешнюю электрическую цепь.
     • Заряды в проводах петли испытывают магнитную силу , потому что они движутся в магнитном поле.
     • Заряды в вертикальных проводах испытывают сил параллельных проводу, вызывая токи.
     • Однако те, кто находится в верхнем и нижнем сегментах, чувствуют силу, перпендикулярную проводу; это сила тока не вызывает.

   • Зарядка батареи: последовательное и параллельное ЭДС

     • Когда источники напряжения соединены последовательно и обращены в одном направлении, их внутренние сопротивления складываются, а их электродвижущая сила , или ЭДС, складываются алгебраически.
     • Сравнение сопротивлений и электродвижущих сил сил для источников напряжения, соединенных в одной и противоположной полярности, а также последовательно и параллельно

   • Правило цикла

     • Другими словами, сумма значений электродвижущей силы (ЭДС) в любом замкнутом контуре равна сумме падений потенциала в этом контуре (которые могут исходить от резисторов).
     • Другим эквивалентным утверждением является то, что алгебраическая сумма произведений сопротивлений проводников (и токов в них) в замкнутом контуре равна общей электродвижущей силе доступной в этом контуре.