В источниках постоянного тока действие сторонних сил характеризуется физической величиной, называемой электродвижущей силой (ЭДС).
• Электродвижущая сила источника тока - физическая величина, равная отношению работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль замкнутого контура к величине этого заряда:
ε = Aст.
q. (1)
Закон Ома для полной цепи. Из вышесказанного следует, что постоянный электрический ток существует в замкнутой цепи только при наличии источника тока. Замкнутая (или полная) цепь состоит из двух участков - внешнего и внутреннего. Внешний участок цепи может состоять из потребителей, соединительных проводов и электроизмерительных приборов. Внутренний участок цепи находится внутри источника тока. Сопротивление внешнего участка цепи называется внешним сопротивлением (R), а сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением (r). Поэтому полное сопротивление цепи равно сумме этих двух сопротивлений:
Rп = R + r. (2)
ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и на внутреннем участках замкнутой цепи:
ε = IR + Ir. (3)
Из формулы (3) получим для силы тока:
I = ε
R + r.
(4)
Последняя формула является математическим выражением закона Ома для полной (замкнутой) цепи.
• Ста тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Математически закон Ома можно выразить и следующим образом:
ε = U + Ir. (5)
Здесь U — напряжение на полюсах источника при замкнутой цепи. Если цепь постоянного тока разомкнута
(R → ∞ ), то I = 0 и U = ε (e).
Следовательно, для измерения ЭДС источника тока следует в незамкнутой цепи подсоединить вольтметр к полюсам источника.
При коротком замыкании полюсов источника (R = 0) сила тока будет определяться только внутренним сопротивлением источника тока. Поэтому эту силу тока называют силой тока короткого замыкания (см: e):
Iкз = ε
r. (6)
Так как внутреннее сопротивление источников мало, сила тока короткого замыкания принимает очень большое значение, и это может привести к воспламенению и выходу из строя источника тока.