Формула электродвижущей силы
Электродвижущая сила (ЭДС) показывает, какую работу сторонние силы внутри источника совершают при перемещении единичного положительного заряда. Поэтому ЭДС равна отношению работы сторонних сил к перенесённому заряду.
Формула и преобразование
В формуле \(\mathcal{E}=\frac{A_{\text{ст}}}{q}\) ЭДС измеряется в вольтах: \(1\ \text{В}=1\ \text{Дж}/\text{Кл}\). Из одной формулы можно выразить любую величину. Чтобы найти работу, умножают ЭДС на заряд; чтобы найти заряд, делят работу на ЭДС.
Работа сторонних сил связана с действием источника, а не с работой электрического тока во внешней части цепи. При решении задач сначала выпишите исходную формулу, затем выразите неизвестную величину и только после этого подставляйте значения в единицах СИ. Электрический заряд должен быть указан в кулонах.
Источник сообщает заряду \(q=4\ \text{Кл}\) работу \(A_{\text{ст}}=12\ \text{Дж}\). Его ЭДС: \(\mathcal{E}=A_{\text{ст}}/q=12/4=3\ \text{В}\). Если известны \(\mathcal{E}=3\ \text{В}\) и \(q=4\ \text{Кл}\), работу находят обратным преобразованием: \(A_{\text{ст}}=\mathcal{E}q=12\ \text{Дж}\).
ЭДС и напряжение на зажимах источника — не всегда одно и то же. ЭДС характеризует работу сторонних сил внутри источника. При подключённой цепи часть энергии расходуется на внутреннем сопротивлении источника, поэтому напряжение на внешнем участке может быть меньше ЭДС. Подробнее это рассматривается на странице влияния внутреннего сопротивления источника.
Как выразить работу сторонних сил из формулы \(\mathcal{E}=\frac{A_{\text{ст}}}{q}\)?
Главное
- ЭДС — это работа сторонних сил по перемещению единичного заряда: \(\mathcal{E}=A_{\text{ст}}/q\).
- Единица ЭДС — вольт: \(1\ \text{В}=1\ \text{Дж}/\text{Кл}\).
- Из формулы следуют преобразования \(A_{\text{ст}}=\mathcal{E}q\) и \(q=A_{\text{ст}}/\mathcal{E}\); ЭДС не следует автоматически отождествлять с напряжением на зажимах источника.