Номер 1, страница 299 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Опишите принцип действия источника тока.

Основная задача любого источника тока — создавать и поддерживать электрический ток в замкнутой цепи. Принцип действия источника тока основан на преобразовании какого-либо вида энергии (химической, механической, световой, тепловой) в электрическую энергию.

Ключевым процессом внутри любого источника тока является разделение электрических зарядов. Это разделение осуществляется под действием так называемых сторонних сил. В отличие от электростатических (кулоновских) сил, которые действуют на заряды со стороны электрического поля, сторонние силы имеют неэлектрическое происхождение.

В результате работы сторонних сил на одном полюсе (электроде) источника накапливается избыточный положительный заряд, а на другом — избыточный отрицательный заряд. Эти полюсы называются соответственно положительным (+) и отрицательным (–). Между полюсами возникает электрическое поле и, как следствие, разность потенциалов. Эта разность потенциалов, создаваемая сторонними силами, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника и обозначается как $ \mathcal{E} $. ЭДС — это работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника от отрицательного полюса к положительному: $ \mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q} $.

Когда к полюсам источника подключают внешнюю электрическую цепь (например, лампочку), под действием электрического поля, созданного зарядами на полюсах, свободные носители заряда (электроны в металлах) приходят в упорядоченное движение. Возникает электрический ток. Во внешней цепи ток течет от положительного полюса к отрицательному.

Чтобы ток был постоянным, необходимо непрерывно поддерживать разность потенциалов на полюсах. Для этого внутри самого источника сторонние силы должны перемещать заряды против направления сил электрического поля (то есть перемещать положительные заряды от отрицательного полюса к положительному или электроны — в обратном направлении). Таким образом, источник тока совершает работу по разделению зарядов, расходуя на это запасенную в нем энергию.

В зависимости от природы сторонних сил источники тока делятся на несколько типов. Например, в химических источниках (гальванических элементах, аккумуляторах) сторонние силы возникают в результате химических реакций, преобразуя химическую энергию в электрическую. В электродинамических источниках (генераторах) сторонней силой является сила Лоренца, действующая на заряды в проводнике, движущемся в магнитном поле, что преобразует механическую энергию в электрическую. В фотоэлектрических источниках (фотоэлементах) световая энергия вызывает разделение зарядов. В термоэлектрических источниках (термоэлементах) тепловая энергия преобразуется в электрическую за счет эффекта Зеебека.

Таким образом, любой источник тока — это устройство, в котором за счет работы сторонних сил, преобразующих неэлектрическую энергию в электрическую, происходит разделение зарядов, создается и поддерживается ЭДС, способная обеспечить длительное протекание тока в замкнутой электрической цепи.

Ответ: Принцип действия источника тока заключается в преобразовании какого-либо вида неэлектрической энергии (химической, механической, световой и др.) в электрическую. Это преобразование происходит за счет работы так называемых сторонних сил, которые разделяют положительные и отрицательные заряды внутри источника. В результате разделения зарядов на полюсах источника возникает разность потенциалов — электродвижущая сила (ЭДС). При подключении к источнику внешней цепи ЭДС вызывает и поддерживает в ней упорядоченное движение заряженных частиц, то есть электрический ток.