Сторонние силы источника тока
Если на концах какого-нибудь проводника AB создать разность потенциалов (рис. 5.16), то в нем возникнет электрическое поле напряженностью E?.
Под действием этого поля свободные заряженные частицы (в металлах — это свободные электроны) будут двигаться в определенном направлении, не прекращая своего хаотического движения, создавая кратковременный ток.
Тем не менее, на практике в подавляющем большинстве случаев необходимо иметь ток в проводниках на протяжении продолжительного времени. Для этого на концах проводника разность потенциалов необходимо поддерживать неизменной.
Эту функцию в электрических цепях выполняют источники тока.
Любой источник тока имеет два полюса: положительный и отрицательный. Источник, как и любой другой проводник, имеет свое сопротивление r, которое называется внутренним сопротивлением (рис.
5.17).
На полюсах источника на протяжении продолжительного времени существует разность потенциалов. Но почему же в таком случае не возникает ток в самом источнике?
В самом деле, на полюсах батареи для карманного фонарика довольно долго существует разность потенциалов, однако ток возникает лишь тогда, когда к полюсам батареи подсоединяется лампочка. Очевидно, что в источнике существуют какие-то силы, которые стараются поддерживать разность потенциалов на его полюсах, противодействуют электрическим силам, стремящимся выровнять потенциалы на полюсах источника.
Эти силы имеют неэлектрическое происхождение, поэтому и называются сторонними.
Сторонние силы обусловливают разделение разноименно заряженных частиц в источнике и поддерживают на его полюсах определенную разность потенциалов. В гальванических элементах разделение заряженных частиц осуществляется за счет химической энергии, в термогенераторах — за счет тепловой и т.п.
Таким образом, сторонние силы внутри источника тока создают электрическое поле, которое называется полем сторонних сил. Напряженность такого поля Eст. может измеряться силой, действующей на заряженные частицы с суммарным зарядом в одну единицу.
Eст. = Fст. / q.
Очевидно, что напряженности поля сторонних сил и электрических сил в источнике имеют противоположные направления. Если внешняя часть цепи источника разомкнута, то напряженности обоих полей в источнике одинаковы и никакого тока в источнике нет.
Когда внешняя часть цепи источника разомкнута, то напряженность поля сторонних сил и электрических сил в источнике одинаковы по значению и противоположны по направлению, поэтому и компенсируют друг друга.
Таким образом, роль источника сводится к разделению разноименно заряженных частиц и к накоплению их на полюсах источника.
