Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи:
Сторонняя сила FCT, действующая на заряд Qo, может быть выражена как
где Ест — напряженность поля сторонних сил.
Тогда
ЭДС, действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил. ЭДС, действующая на участке 1 — 2, равна
На заряд Qо помимо сторонних сил действуют также силы электростатического поля Fe = Q0E. Таким образом, результирующая сила, действующая в цепи на заряд Qo, равна
Напряжением U на участке 1 — 2
3. Закон Ома. Сопротивление проводников.
Закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Единица сопротивления ом (Ом): 1 Ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А.
Электрической проводимостью проводника. Единица проводимости — сименс (См): 1 См — проводимость участка электрической цепи сопротивлением 1 Ом.
Сопротивление проводников зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:
ρ - коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника и называемый удельным электрическим сопротивлением.
Единица удельного электрического сопротивления — ом-метр (Ом*м). Наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро (1,6 • 10-8 Ом • м) и медь (1,7-10-8 Ом • м). На практике наряду с медными применяются алюминиевые провода. Хотя алюминий и имеет большее, чем медь, удельное сопротивление (2,6 • 10-8 Ом • м), но зато обладает меньшей плотностью по сравнению с медью.
Закон Ома в дифференциальной форме
удельной электрической проводимостью вещества проводника. Ее единица — сименс на метр (См/м).
α — температурный коэффициент сопротивления
Сверхпроводимость.
4. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца.
Рассмотрим однородный проводник, к концам которого приложено напряжение U.
Мощность тока
Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа идет на его нагревание и, но закону сохранения энергии,
