on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 33 гостя.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

45.1 Условия существования постоянного электрического тока в цепи.

 Обсудим, при каких общих условиях можно создать устройство, в котором длительное время может существовать электрический ток.
 Первое обязательное условие − наличие проводников, так как заряженные частицы могут двигаться только в проводниках. Если проводящее тело поместить в электрическое поле, то под его действием свободные заряженные частицы придут в движения, то есть появится электрический ток (рис. 396).


рис. 396

 Однако движение этих частиц приведет к появлению индуцированных зарядов, которые, в свою очередь, приведет к возникновению электрического поля, которое полностью компенсирует внешнее поле, поэтому электрический ток прекратится очень быстро. Следовательно, для поддержания электрического тока в проводнике необходимо постоянно переносить заряды с одной стороны проводника на другую. Иными словами необходимо создать замкнутый проводящий контур, по которому может циркулировать постоянный ток. Обязательность наличия замкнутого контура также обосновывается законом сохранения электрического заряда. Для того чтобы переносить заряды с одной стороны рассматриваемого проводника на другую необходимо постоянно совершать работу против сил электрического поля. То есть в контур необходимо включить устройство, совершающее эту работу. Сразу заметим, что указанная работа не может быть совершена электростатическим полем! Так как электростатическое поле потенциально, то работа сил пол по перемещению зарядов по любому замкнутому контура равна нулю. Поэтому попытки придумать такое расположение зарядов, которая создает электростатическое поле, обеспечивающее существование постоянного тока, обречены на неудачу. Следовательно, упомянутое устройство для переноса зарядов против сил электростатического поля (назовем его источником или генератором тока), должно переносить заряды с помощью любых сил, кроме электростатических. Сторонние силы не должны быть потенциальными, так работа этих сил по замкнутому контуру должна быть положительна, то есть, отлична от нуля.
Можно также говорить, что источник тока должен разделять электрические заряды, перенося заряды одного знака на один полюс источника, а заряды другого знака на второй. При появлении зарядов на полюсах источника внутри его создается электрическое поле, чтобы продолжить разделение зарядов необходимо совершать работу по преодолению сил этого поля.
Силы, совершающие работу по перенесению электрических зарядов против сил электростатического поля, называются сторонними силами. Природа сторонних сил может быть самой различной, эти силы могут возникать в результате протекания химических реакций (в гальванических элементах и аккумуляторах), они могут возникать при изменении магнитного поля (в электромагнитных генераторах), в фотоэлементах разделение зарядов происходит под действием света и т.д.
 Здесь уместно провести аналогию с движением вязкой жидкости по трубам. Для того, чтобы жидкость текла по трубе, к ней постоянно необходимо прикладывать внешнюю силу для преодоления сил вязкости. В качестве такой силы может выступать, например, сила тяжести. Для поддержания постоянного тока жидкости необходимо создать замкнутый контур, в который следует включить насос, совершающий работу по подъему жидкости, то есть работу против сил тяжести. Таким образом, источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос в водопроводном контуре.