Номер 2, страница 105 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 18. Сторонние силы. Вопросы - номер 2, страница 105.

Условие.

2. Какую роль выполняют сторонние силы в источнике тока?

Решение.

2. Какую роль выполняют сторонние силы в источнике тока?

Внутри любого источника тока на свободные носители заряда действуют силы двух видов: силы электростатического поля (кулоновские силы) и так называемые сторонние силы. Электростатическое поле, создаваемое разделёнными зарядами на полюсах источника, направлено от положительного полюса к отрицательному и препятствует движению зарядов внутри источника, стремясь их рекомбинировать и прекратить ток.
Основная роль сторонних сил заключается в противодействии этим электростатическим силам. Сторонние силы — это любые силы неэлектрического происхождения, которые вызывают разделение зарядов внутри источника. Они совершают работу, перемещая положительные заряды к положительному полюсу, а отрицательные — к отрицательному, то есть действуют против сил электрического поля.
Благодаря работе сторонних сил на полюсах источника создается и постоянно поддерживается разность потенциалов, которая необходима для существования длительного электрического тока во внешней цепи. По сути, сторонние силы преобразуют какой-либо вид энергии (например, химическую, механическую, тепловую) в электрическую энергию, которая затем расходуется в цепи.
Физическая величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника: $\mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q}$.
Ответ: Сторонние силы в источнике тока выполняют работу по разделению электрических зарядов, действуя против сил электростатического поля. Это приводит к созданию и поддержанию разности потенциалов (напряжения) на полюсах источника, что является причиной существования постоянного электрического тока в замкнутой цепи.

3. Приведите примеры сторонних сил.

Природа сторонних сил определяется процессами, происходящими внутри конкретного типа источника тока.
1. Химические источники тока (гальванические элементы, аккумуляторы): сторонние силы имеют химическую природу. Они возникают в ходе окислительно-восстановительных реакций между электродами и электролитом. Энергия химических связей преобразуется в электрическую.
2. Электромеханические генераторы: сторонней силой является сила Лоренца. Она действует на свободные электроны в проводнике, который движется в магнитном поле (или когда магнитное поле изменяется вокруг проводника). Механическая энергия движения преобразуется в электрическую.
3. Термоэлементы (термопары): сторонние силы возникают вследствие термоэлектрических явлений (эффект Зеебека). При нагреве спая двух различных проводников электроны начинают диффундировать из одного проводника в другой с разной скоростью, что создает разность потенциалов. Тепловая энергия преобразуется в электрическую.
4. Фотоэлементы: сторонние силы возникают в результате фотоэлектрического эффекта. Энергия квантов света (фотонов) выбивает электроны, создавая свободные носители заряда, которые затем разделяются внутренним полем p-n-перехода. Энергия света преобразуется в электрическую.
Ответ: Примерами сторонних сил являются: силы химической природы в батарейках, сила Лоренца в электрогенераторах, силы, обусловленные диффузией носителей заряда в термопарах, силы, возникающие при поглощении света в фотоэлементах.