Изучение зависимостей полезной мощности и К.П.Д источника питания от нагрузки (лабораторная работа), страница 3

.

      Рассмотрим некоторую среду, в которой течет ток. Выберем воображаемую замкнутую поверхность S.  Заряд, выходящий в единицу времени из объема V,ограниченного поверхностью  S, согласно закону сохранения заряда, равен скорости убывания заряда q, содержащегося в данном объеме (рис.1)

.

Но        , тогда     . Преобразуем это выражение по теореме  Остроградского-Гаусса, имеем   . Это равенство выполняется при произвольном выборе объема V, следовательно, в каждой точке пространства должно выполняться условие

                                  .

Это равенство получило название  уравнения непрерывности. Оно выражает закон сохранения заряда. Согласно этому уравнению, в точках, которые являются источниками вектора , происходит убывание заряда.

     В случае стационарного тока  объемная плотность заряда  не зависит от времени, тогда уравнение непрерывности имеет вид:   

-  в случае постоянного тока вектор  не имеет источников. Это означает, что линии тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Следовательно,  линии постоянного тока всегда замкнуты, и число линий, входящих в замкнутую поверхность, равно числу линий, выходящих их поверхности,                                 .

1.2. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ  СИЛА

           Циркуляция вектора напряженности электростатического поля равна нулю, поэтому  в замкнутой цепи наряду с участками, на которых положительные носители движутся в сторону убывания потенциала , должны иметься участки, на которых перенос положительных зарядов происходит в направлении возрастания , т.е. против сил электростатического поля. Перемещение носителей на этих участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения, называемых сторонними силами. Таким образом, для поддержания тока необходимы сторонние силы, действующие либо на всем протяжении цепи, либо на отдельных ее участках. Эти силы могут быть  обусловлены химическими процессами, диффузией носителей тока в неоднородной среде и т.д.      Сторонние силы действуют на носители тока, вызывая их упорядоченное движение, и поддерживают ток в цепи (рис.2).

Величина, равная работе  сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда по цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС) :

                                          .

       Если на заряд q действует сторонняя сила  , где  –напряженность поля сторонних сил, то работа сторонних сил над зарядом q на участке цепи 1-2 равна:

                                .

Для ЭДС на участке цепи  имеем:

                                .