Работа при перемещении электрического заряда. Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, вакууме; движение потока частиц; сила тока; плотность тока. Ток в металлах. Закон Ома для замкнутой цепи. Законы Кирхгофа. Виды соединения проводников, страница 25

                                                                    I=ε_n/(R+rn/m).                                           (4)

Смешанное соединение выгодно применять, когда сопротивление внешней цепи близко к сопротивлению одного элемента.

Закон Ома для участка цепи ЭДС и для всей цепи при нескольких ЭДС

Сторонние силы могут действовать одновременно на многих участках замкнутой цепи в том числе и у потребителя. Поэтому э.д.с. имеется не только в генераторе, но и во всех тех участках цепи, в которых действуют сторонние силы.

 Когда заряды на участке цепи движутся по направлению действия на них сторонних сил, э.д.с. участка считается положительной. На этом участке обязательно происходит превращение в электрическую энергию других видов энергии. Если же заряды движутся в  сторону, противоположную направлению действия на них сторонних сил, э.д.с. считается отрицательной.В этом случае электрические заряды теряют свою энергию, преодолевая противодействие сторонних сил. Электродвижущую силу на таком участке цепи принято называть противо - э.д.с.

Вспомним, что, преодолевая сопротивление, заряды теряют свою энергию, которая превращается во внутреннюю энергию проводника, т.е. идет на его нагревание. Аналогично, преодолевая противодействие сторонних сил на участке цепи с отрицательной э.д.с, заряды теряют свою энергию, которая превращается в другие виды энергии, отличные от внутренней энергии. Итак, наличие э.д.с. на участке цепи обеспечивает либо превращение в электрическую энергию других видов энергии (в генераторе), либо превращение электрической энергии в другие виды (кроме внутренней энергии) при отрицательной э. д. с. Например, при работе электродвигателя наличие противо - э. д. с. обусловливает превращение электрической энергии в механическую.

Обобщим все изложенное. Когда на участке цепи действуют сторонние силы, то возможны три различных случая:

1) электрические и сторонние силы действуют на заряды в противоположные стороны, и э.д.с. больше напряжения;

2) электрические и сторонние силы действуют на заряды в противоположные стороны, и напряжение больше э. д. с.;

3) электрические и сторонние силы действуют на заряды в одну сторону.

Первый случай относится к генератору, т.е. к участку цепи, который снабжает электрической энергией другие участке цепи. Его э.д.с. ε численно равна электрической энергии, приобретённой единичным зарядом. Если R есть сопротивление всего этого участка (включая сюда и внутреннее сопротивление генератора г ), a U- напряжение на нем, то, когда по нему течет ток I,

U=ε–IR.                                           (5)

Действительно, на основании закона сохранения энергии можно утверждать, что если единичный заряд получил на участке энергию ε и потерял на нем же энергию IR на тепловое действие, то у него остается энергия ε - IR. Эту энергию заряд передает в цепь, присоединенную к генератору. Определив I из (5), получим закон Ома для участка цепи, являющегося генератором:

                                                              I=(ε-U)/R.                                       (5a)

Заметим, что эта формула применима при любой присоединенной к генератору цепи. Второй случай наблюдают при зарядке аккумулятора и при работе электродвигателя. Электрическая энергия, израсходованная единичным зарядом на таком участке, определяется напряжением U = φ₁ - φ₂(рисунок 4). Если сопротивление всего этого участка R, а ток в нем I, то энергия, израсходованная в нем единичным зарядом на тепловое действие, равна IR, a энергия, превратившаяся в другие виды, равна ε. Таким образом, на основании закона сохранения энергии имеем

                                                                      U=IR+ε,                                              (6)

Откуда получаем закон Ома для участка цепи с противо - э. д. с.:

                                                               I=(U-ε)/R.                                          (6a)