Номер 2, страница 72, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Характеристики электрических цепей. Параграф 64. ЭДС в цепи постоянного тока. Закон Ома для полной цепи. Вопросы и задания - номер 2, страница 72.

Условие.

2. Что такое электродвижущая сила?

Решение.

Электродвижущая сила (ЭДС) — это скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (неэлектрического происхождения) сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника тока или по всему замкнутому контуру. Иными словами, ЭДС показывает, какую работу совершают сторонние силы, чтобы создать и поддерживать разность потенциалов и, следовательно, электрический ток в цепи.

Несмотря на слово "сила" в названии, ЭДС не является силой в механическом смысле (измеряемой в ньютонах). Это исторически сложившийся термин. По своей физической сути ЭДС — это работа, отнесенная к величине переносимого заряда, то есть она имеет размерность потенциала и измеряется в вольтах (В).

Сторонние силы — это любые силы, действующие на носители заряда, кроме сил электростатического поля (кулоновских сил). Природа этих сил может быть разной:
- В гальванических элементах и аккумуляторах (батарейках) — это силы, возникающие в результате химических реакций.
- В генераторах — это сила Лоренца, действующая на электроны в проводнике, движущемся в магнитном поле.
- В фотоэлементах — это силы, связанные с явлением фотоэффекта.

ЭДС определяется по формуле:
$ \mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q} $
где $ \mathcal{E} $ (или ЭДС) — электродвижущая сила, $ A_{ст} $ — работа сторонних сил, $ q $ — величина заряда, перемещаемого по контуру.

Единицей измерения ЭДС в системе СИ является вольт (В). 1 В равен работе в 1 джоуль, совершаемой при перемещении заряда в 1 кулон: $ 1 \text{ В} = 1 \frac{\text{Дж}}{\text{Кл}} $.

Отличие ЭДС от напряжения:
- ЭДС — это характеристика источника тока. Она показывает полную работу по перемещению заряда по всей замкнутой цепи (включая сам источник). ЭДС создаёт разность потенциалов.
- Напряжение (или разность потенциалов) — это характеристика участка цепи. Оно показывает работу электрического поля по перемещению заряда на данном участке.

Для замкнутой цепи, состоящей из источника тока с ЭДС $ \mathcal{E} $ и внутренним сопротивлением $ r $, и внешней цепи с сопротивлением $ R $, связь между ЭДС и напряжением на внешнем участке цепи $ U $ выражается законом Ома для полной цепи:
$ I = \frac{\mathcal{E}}{R+r} $
Отсюда напряжение на клеммах источника (на внешней цепи) равно:
$ U = I \cdot R = \mathcal{E} - I \cdot r $
Из этой формулы видно, что напряжение на клеммах источника $ U $ равно его ЭДС $ \mathcal{E} $ только в том случае, когда ток в цепи равен нулю ($ I=0 $, т.е. цепь разомкнута). При протекании тока напряжение на клеммах всегда меньше ЭДС на величину "падения напряжения" внутри источника $ I \cdot r $.

Ответ: Электродвижущая сила (ЭДС) — это физическая величина, равная работе сторонних (некулоновских) сил по перемещению единичного положительного заряда по всей замкнутой электрической цепи. ЭДС является характеристикой источника тока, она показывает его способность создавать и поддерживать электрический ток. Измеряется в вольтах (В).