12.4. Электродвижущая сила
Если на участке
цепи 1-2 существует разность потенциалов
,
и имеются
носители
заряда, то на этом участке цепи будет
протекать ток
до
тех пор, пока разность потенциалов не
станет равной нулю. Под действием
кулоновских сил электрического поля
заряды перемещаются от большего
потенциала к меньшему. Для поддержания
постоянного тока разность потенциалов
необходимо сохранять неизменной. Это
можно осуществить, перенося заряды от
меньшего потенциала к большему, введя,
таким образом, круговорот электричества,
а для этого контур, по которому идет
электрический ток, должен быть замкнут.
На рис. 12.4.1 пунктиром помечен участок
цепи, дополняющий путь электрического
тока до замкнутого контура.
Однако на этом новом участке зарядам придется перемещаться в противоположную сторону действий электрических сил, а для этого необходимы силы неэлектрического происхождения. Эти силы называются сторонними силами. Сторонние силы должны будут совершить работу по перемещению зарядов, и на это потребуется затрата энергии какого-либо вида, которая частично будет превращаться в электрическую энергию.
Величину
работы, которую совершают сторонние
силы при перемещении единичного
положительного электрического заряда
в направлении повышения потенциала,
называют электродвижущей силой. Мы ее
обозначим буквой
и запишем кратко ЭДС:
.
Тогда
работа 
,
которую совершают сторонние силы при
перемещении заряда
,
выразится
формулой
.
Работа электростатических сил при перемещении заряда, как известно, выражается формулой
,
где U - разность потенциалов.
Из сопоставления двух последних выражений видно, что размерность ЭДС совпадает с размерностью потенциала и, следовательно, ЭДС измеряется в СИ в тех же единицах, что и потенциал или разность потенциалов, т.е. в вольтах (В).
Для поля сторонних сил по аналогии с электростатическим полем вводится понятие напряженности поля сторонних cил сm.
.
Работа сторонних сил на элементарном участке равна
.
Тогда работа сторонних сил по перемещению заряда q на участке цепи 1-2 равна
.
Разделив эту работу на , получим ЭДС, действующую на данном участке:
.
(12.4.1)
Аналогичный интеграл, но вычисленный для замкнутой цепи, даст ЭДС, действующую в этой цепи:
.
(12.4.2)
Таким образом, ЭДС, действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности сторонних сил.
Если в цепи последовательно соединенных проводников сторонние силы действуют на всех ее участках, то в этом случае говорят о распределенной ЭДС. Иногда действие сторонних сил распространяется лишь на отдельные участки цепи. В этом случае говорят о сосредоточенных ЭДС. Работа, которую совершают сторонние силы при одном полном обходе контура единичным положительным электрическим зарядом, называется ЭДС, действующей в этом контуре.
Очевидно, что ЭДС, действующая в контуре, равна алгебраической сумме ЭДС, действующих на отдельных его участках.
Устройство, служащее для получения ЭДС, называется источником ЭДС, а иногда - источником электрической энергии. Типы источников ЭДС бывают различными в зависимости от того, какие сторонние силы участвуют в переносе электрических зарядов, какие виды энергии преобразуются в электростатическую энергию и каков механизм переноса заряда.
Источники ЭДС могут быть, например, химические (элементы, аккумуляторы); механические (генераторы); тепловые (термогенераторы); световые (солнечные батареи).
Для различных источников ЭДС приняты особые обозначения. Так, для гальванических элементов и аккумуляторов - две параллельные черты, причем в отличие от обозначения конденсаторов одна черта делается длинной и тонкой (обычно положительный полюс), другая - короткой и жирной, как показано на рис 12.4.2, где стрелкой обозначено направление действия ЭДС.