Номер 2, страница 73, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Характеристики электрических цепей. Параграф 65. Правила Кирхгофа. Повторим изученное - номер 2, страница 73.

Условие.

• Что такое электродвижущая сила источника тока?

Решение.

Что такое электродвижущая сила источника тока?

Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) — это скалярная физическая величина, которая характеризует работу сторонних (неэлектростатических) сил по перемещению единичного положительного заряда. Для замкнутой цепи ЭДС равна работе этих сил при однократном обходе зарядом всей цепи. По сути, ЭДС показывает, какая энергия неэлектрического происхождения преобразуется в электрическую энергию, когда через источник проходит единичный заряд. Именно ЭДС является причиной возникновения и поддержания электрического тока в цепи.

Внутри любого источника тока (батарейки, аккумулятора, генератора) на носители заряда действуют сторонние силы. В отличие от сил электростатического (кулоновского) поля, которые перемещают заряды по внешней цепи, сторонние силы действуют внутри источника, разделяя положительные и отрицательные заряды. Этот процесс разделения зарядов создает и поддерживает разность потенциалов на полюсах (клеммах) источника, заставляя ток течь по цепи. Природа этих сил может быть разной: химическая (в гальванических элементах и аккумуляторах), магнитная, а точнее сила Лоренца (в электромеханических генераторах), тепловая (в термопарах), световая (в фотоэлементах).

Математически ЭДС ($\mathcal{E}$) определяется как отношение работы сторонних сил ($A_{ст}$) к величине перемещаемого ими заряда ($\text{q}$):

$\mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q}$

Единицей измерения ЭДС в Международной системе единиц (СИ) является Вольт (В). ЭДС источника равна 1 В, если сторонние силы совершают работу в 1 Джоуль при перемещении заряда в 1 Кулон: $1 \text{ В} = 1 \frac{\text{Дж}}{\text{Кл}}$.

Важно отличать ЭДС от напряжения (разности потенциалов). ЭДС — это характеристика самого источника тока, она существует даже тогда, когда цепь разомкнута и ток не течет. Напряжение на клеммах источника ($\text{U}$) при протекании тока всегда меньше его ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника ($\text{r}$). Связь между этими величинами устанавливает закон Ома для полной цепи:

$\mathcal{E} = I(R + r) = IR + Ir$

Здесь $\text{I}$ — сила тока в цепи, $\text{R}$ — сопротивление внешней цепи, а $IR$ — это напряжение на клеммах источника $\text{U}$. Таким образом, $U = \mathcal{E} - Ir$. Напряжение на клеммах равно ЭДС только в идеальном случае, когда ток равен нулю (разомкнутая цепь) или когда внутреннее сопротивление источника равно нулю.

Ответ: Электродвижущая сила (ЭДС) — это физическая величина, равная работе сторонних (неэлектростатических) сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника тока или по всей замкнутой цепи. Она характеризует способность источника преобразовывать различные виды энергии (химическую, механическую, световую и др.) в электрическую и является причиной существования электрического тока. Измеряется в Вольтах (В).