Що таке ЕРС джерела струму?

Якщо замкнути між собою полюса зарядженого конденсатора, то під впливом електростатичного поля, накопиченого між його обкладками, у зовнішній ланцюга конденсатора в напрямку від позитивного полюса до негативного починається рух носіїв заряду - електронів.

Однак у процесі розряду конденсатора електричне поле, що діє на рухомі заряджені частинки, швидко слабшає до повного зникнення. Тому що виникло в ланцюзі розряду протікання електричного струму має короткочасний характер і процес швидко згасає.

Для тривалої підтримки струму в провідній ланцюга використовуються пристрої, неточно звані в побуті джерелами струму (В строго фізичному сенсі це не так). Найчастіше такими джерелами служать хімічні батареї.

Внаслідок відбуваються в них електрохімічних процесів на їх клемах відбувається накопичення різнойменних електричних зарядів. Сили не електростатичного природи, під дією яких здійснюється подібний розподіл зарядів, називають сторонніми силами.

Усвідомити природу поняття ЕРС джерела струму допоможе розгляд наступного прикладу.

Уявімо собі провідник, що знаходиться в електричному полі, як показано нижче на малюнку, тобто таким чином, що всередині нього також існує електричне поле.

Відомо, що під впливом цього поля у провіднику починає протікати електричний струм. Тепер виникає питання про те, що відбувається з носіями заряду, коли вони досягають кінця провідника, і чи буде цей струм залишатися незмінним з часом.

Ми можемо легко зробити висновок, що при розімкніть ланцюга в результаті впливу електричного поля заряди будуть накопичуватися на кінцях провідника. У зв`язку з цим електричний струм не буде залишатися постійним і рух електронів в провіднику буде дуже короткочасним, як показано нижче на малюнку.

Таким чином, для того, щоб підтримувати в провідній ланцюга постійне протікання струму, цей ланцюг повинна бути замкнута, тобто мати форму петлі. Однак для підтримки струму навіть ця умова не є достатнім, оскільки заряд завжди рухається в бік меншого потенціалу, а електричне поле завжди робить позитивну роботу над зарядом.

Тепер після подорожі по замкнутому ланцюзі, коли заряд повертається до вихідної точки, де він почав свій шлях, потенціал у цій точці повинен бути таким же, яким він був на початку руху. Однак протікання струму завжди пов`язане з втратою потенційної енергії.

Отже, нам необхідний якийсь зовнішній джерело в ланцюзі, на клемах якого підтримується різниця потенціалів, що збільшує енергію руху електричних зарядів.

Таке джерело дозволяє здійснити подорож заряду від більш низького потенціалу до більш високого в напрямку, протилежному руху електронів під дією електростатичного сили, яка намагається проштовхнути заряд від більш високого потенціалу до більш низького.

Цю силу, що змушує заряд рухатися від нижчого до вищого потенціалу, прийнято називати електрорушійної силою. ЕРС джерела струму - це фізичний параметр, який характеризує роботу, витрачену на переміщення зарядів всередині джерела сторонніми силами.

В якості пристроїв, що забезпечують ЕРС джерела струму, як уже згадувалося, використовуються акумулятори, а також генератори, термоелементи і т.д.

Тепер ми знаємо, що елемент живлення за рахунок своєї внутрішньої ЕРС забезпечує різницю потенціалів між висновками джерела, сприяючи безперервному переміщенню електронів в напрямку, протилежному дії електростатичного сили.

ЕРС джерела струму, формула якої наведена нижче, як і різниця потенціалів виражається в вольтах:

E = A_ст/ Delta-q,

де А_ст - робота сторонніх сил, Delta-q - заряд, переміщений всередині джерела.