Замкнутая электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока. Электрическая цепь состоит из отдельных элементов, которые делят на 3 группы. Первая группа это элементы для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (электроприемники). В третью группу входят элементы для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.). Источник питания представляет собой внутренний участок цепи, вся остальная часть цепи внешний участок.
Чтобы электрический ток проходил по цепи продолжительное время, нужно непрерывно поддерживать разность потенциалов на полюсах источника напряжения, к которому присоединена электрическая цепь. Внутри источника электрической энергии действует сила, которая должна непрерывно поддерживать ток в цепи. Причина, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов на зажимах источника, вызывает ток в цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивления, называется электродвижущей силой (сокращенно э. д. с.) и обозначается буквой е (измеряется в вольтах). Электрическое напряжение на разомкнутых зажимах источника питания равно его Э.Д.С.
Uab = fa – fb = e
В электрическом генераторе Г, к которому присоединён приёмник П, под
действием сил электромагнитной индукции непрерывно происходит разделение электрических зарядов. При этом работа, совершаемая этими силами при перемещении заряда q в полученной замкнутой цепи, или, как говорят, выработанная энергия, определяется по формуле:
Aг = еq
Учитывая, что q = It, получаем:
Aг = еIt
По закону сохранения энергии, электрическая энергия, выработанная генератором за время t, в течение того же времени преобразуется в другие виды энергии во всех участках цепи (во внешнем - приёмнике П и во внутреннем - самом генераторе Г).Напряжение U на зажимах АБ приёмника равно напряжению на тех же зажимах генератора, тогда энергия, затраченная во внешнем участке цепи:
A = Uq = UIt
Вторая часть энергии затрачивается (теряется) внутри самого генератора на его нагревание:
Aв = Аг – А = (е – U)It=UвIt
Разность Э.Д.С. е генератора и напряжения U на его зажимах называется внутренним падением напряжения.
Uв = е – U
или
е = U + Uв
Таким образом, Э.Д.С. генератора равна сумме напряжения на его зажимах и внутреннего падения напряжения в нём.
Внутреннее падение напряжения увеличивается с ростом тока в цепи.
Uв = RвI,
где Rв внутреннее сопротивление генератора.
Если цепь разомкнута, т.е. генератор работает без нагрузки, вхолостую, то ток в цепи отсутствует, и потерь энергии на нагрев генератора нет. Поэтому внутреннее падение напряжения Uв = 0, и Э.Д.С. е = U. Т.е. Э.Д.С. генератора можно измерить при его работе вхолостую.
