Примерное время на чтение статьи: 3 минуты

Электродвижущая сила ЭДС

Откуда берётся напряжение вообще в принципе? Как оно появляется?

Вот сейчас мы подошли к ещё одному очень важному понятию – это электродвижущая сила (сокращенно ЭДС). Что это такое?

Нарисуем простейшую схему. Рисуем лампу. К лампе подходят провода от генератора. Я пока сознательно не буду рисовать аккумуляторную батарею, а в качестве источника тока возьму именно генератор, а не аккумулятор. Просто на примере генератора, мне кажется, объяснение ЭДС будет более понятным. Ну а позже перейдем и к аккумулятору.

Итак, на нашей картинке есть лампа, провода и генератор. Генератор вращается, выдает постоянное напряжение 12 В, ток течет от плюса к минусу, лампа светится. Замечательно! А что является первопричиной появления напряжения? А первопричиной является некая внешняя сила. Чтобы генератор вырабатывал электрический ток, нужно чтобы его кто-то вращал. Пока генератор вращается, лампа горит. Перестали вращать, лампа сразу потухла. Следовательно, тот, кто вращает, и является той внешней сторонней силой для этой электрической цепи. Подчеркну: того, кто крутит генератор, в электрической цепи нет, он только сторонняя внешняя сила.

Так вот, ЭДС – это сторонняя сила, в результате действия которой на клеммах источника электрического тока возникает напряжение (разность потенциалов).

ЭДС обозначается греческой буквой Ɛ (эпсилон) и также, как напряжение, измеряется в вольтах. Но ЭДС и напряжение – явления разные.

Таким образом, для генератора электродвижущей силой является тот, кто вращает. Он прикладывает свою силу для вращения, чтобы началось движение электронов. Иначе сказать, в случае с генератором источником ЭДС является механическое усилие вращения генератора.

Что является электродвижущей силой в аккумуляторной батарее?

В нашем рисунке вместо генератора поставим аккумулятор.

Внутри аккумулятора происходят скрытые от наших глаз химические реакции, поэтому я и не стал вам с самого начала его рисовать. Думаю, что на примере генератора объяснение ЭДС было более понятно. Тем не менее в результате химических реакций химическая энергия превращается в энергию электрическую. Таким образом, источником электродвижущей силы в аккумуляторной батарее являются химические реакции.

А возьмем для примера еще один известный источник электрического тока – солнечную батарею. В некоторых странах уже начали применять такие на автомобилях. Здесь источником ЭДС является энергия солнечного света.

Таким образом, в каждом источнике напряжения, в каждом источники питания присутствует своя электродвижущая сила той или иной природы, и эта сторонняя сила является силой неэлектрического происхождения.

Отличие ЭДС от напряжения

Чем же ЭДС отличается от напряжения? И то, и другое измеряется в вольтах.

Поясню на самом простом примере. Вот у нас есть работающий генератор (или аккумулятор, без разницы). Берем и отсоединяем от него нашу лампу, т.е. разрываем электрическую цепь. Естественно, раз цепь разомкнута, прекращается движение электронов. Но генератор ведь вращается, он генерирует некое напряжение на своих концах. И вот в этом случае, если мы возьмем вольтметр и замерим щупами напряжение на его клеммах, то на самом деле мы замерим ЭДС.

Как только мы подключим к генератору (или аккумулятору) нагрузку и опять вольтметром померим напряжение, то мы померим именно напряжение, а не ЭДС. Почему напряжение? Потому что мы замкнули цепь, т.е. создали замкнутый контур, по которому побежал электрический ток. Этот ток начинает свое движение от плюса генератора (аккумулятора), далее по проводу на лампу, из лампы по проводу на минус генератора (аккумулятора).  И потом ток бежит уже внутри генератора (аккумулятора) от минуса к плюсу. Все! Цепь замкнута!

Любая нагрузка (здесь на рисунке это лампа), как известно, имеет сопротивление R. Любой источник электрического тока точно также имеет свое внутреннее сопротивление. Это сопротивление в отличие от большой буквы R принято обозначать маленькой буквой r. В других уроках мы еще будем говорить об этом.