Статья об источнике электродвижущей силы (ЭДС), внутреннем сопротивлении и напряжении на клеммах.
Электрический ток течет по замкнутой цепи от высокого потенциала к низкому. Когда электрический ток проходит через компонент электрического сопротивления, происходит уменьшение электрической потенциальной энергии, поскольку электрическая энергия расходуется на это сопротивление. Для того чтобы электрический ток продолжал течь от высокого потенциала к низкому,
Необходимо устройство для добавления электрической потенциальной энергии; таким устройством является электродвижущая сила (ЭДС) или, точнее, источник электрического напряжения. ЭДС или источник напряжения — это компонент, преобразующий определенный вид энергии в электрическую, например, батареи, солнечные элементы или электрогенераторы.
Источник электродвижущей силы (ЭДС)
На рисунке рядом представлена простая иллюстрация замкнутой цепи, имеющей ЭДС (ε) и сопротивление (R). Длинные вертикальные линии у источника ЭДС представляют высокий потенциал, а короткие вертикальные линии — низкий потенциал. Электрические заряды движутся от высокого потенциала к низкому. Электрический заряд, движущийся за определенный промежуток времени, называется электрическим током, направление которого обозначено стрелкой.
При высоком потенциале заряд обладает электрической потенциальной энергией. Электрическая потенциальная энергия уменьшается, когда электрический заряд проходит мимо резистора. Когда электрический заряд перемещается в источнике ЭДС из области низкого потенциала в область высокого потенциала, электрическая потенциальная энергия увеличивается.
Внутреннее сопротивление
Когда электрический заряд движется внутри источника ЭДС, заряды испытывают сопротивление. В реальных электрических источниках обычно присутствует внутреннее сопротивление, обозначаемое символом r. Когда электрический заряд протекает через внутреннее сопротивление (r), электрическая потенциальная энергия уменьшается.
Напряжение на клеммах
Напряжение на клеммах (В) — это суммарное напряжение, создаваемое источником электрического напряжения или источником ЭДС. Математически это выражается с помощью уравнений:
V = ε – I r
V = напряжение на клеммах, ε = ЭДС, I = электрический ток, r = внутреннее сопротивление.
Если сопротивление 12-вольтовой батареи составляет 0.2 Ом, то при протекании тока 2 А напряжение на клеммах равно 12 – (0.2) (2) = 12 – 0.4 = 11.6 Вольт.
Когда от батареи не течет электрический ток, значение напряжения на клеммах равно ЭДС. Предположим, что ЭДС = 12 Вольт, тогда напряжение на клеммах равно 12 Вольт. Если от источника ЭДС течет электрический ток, то напряжение на клеммах будет меньше ЭДС.
ЭДС — это электрическое напряжение, указанное, например, на батарее, тогда как напряжение на клеммах — это фактическое электрическое напряжение или фактическая разность потенциалов, значение которого зависит от электрического тока, протекающего в батарее.
