Электрическое напряжение и электродвижущая сила

[mark_sandman]

Чем принципиально отличается одно от другого?

Можно ли сказать, что Э.Д.С - это напряжение между зажимами источника?

Можно ли определять напряжение как величину Кулоновской силы на единицу площади, подобно тому, как это делается при определении механического напряжения?

И как с вашей точки зрения, наиболее чётко и грамотно можно дать определение электрическому напряжению и электродвижущей силе?

[hvost_soroki]

ЭДС равна сумме падений напряжения в замкнутом контуре (согласно закону Ома и второму правилу Кирхгофа).

mark_sandman в сообщении #568285 писал(а):

Можно ли сказать, что Э.Д.С - это напряжение между зажимами источника?

Да, если цепь разорвана, (т.е. это частный случай замкнутой цепи).

mark_sandman в сообщении #568285 писал(а):

И как с вашей точки зрения, наиболее чётко и грамотно можно дать определение электрическому напряжению и электродвижущей силе?

(То и другое определяются через работу над пробным единичным зарядом).
С моей точки зрения наиболее чётко и грамотно эти определения даны в учебниках и справочниках! Тут бесполезно "изобретать велосипед"...
Ну, можно пояснить.
ЭДС это некоторая сторонняя сила, вызывающая постоянное разделение зарядов (на внутреннем участке цепи). Если цепь замкнута (внешним участком цепи), то ЭДС вызывает непрерывное движение зарядов в этой цепи. ЭДС действует во внутреннем участке цепи — т.е. там, где и действует. А вот сумма падений напряжения на участках цепи, включая и внутренний (падение напряжения на участке цепи равно разности потенциалов на краях участка), как раз и равна ЭДС…

Можно провести аналогию с насосом в замкнутой цепи водопровода, где разность давлений на участках цепи аналогична падению напряжений в электрической цепи.

[mark_sandman]

Открываем справочник по физике:

1. Э.Д.С - напряжение источника (ни о каком частном случае не говорится)

Причём не оговаривается какого именно источника. Есть источники эдс, есть источники постоянного тока, есть источники переменного тока, непонятно о каком источнике идёт речь. И что такое вообще источник?

2. Падение напряжения - напряжение между двумя произвольными точками проводника с током. Оно составляет часть ЭДС источника. Численно равно отношению мощности, выделяющейся на данном участве проводника, в силе тока, текущего в проводнике.
Определение единицы напряжения - вольт: Вольт - напряжение (разность потенциалов) между двумя точками проводника, при котором на этом участве проводника при токе 1 А выделяется мощность 1 Вт.

Здесь ничего не говорится ни про сторонние силы, ни про единичный пробный заряд. Если открыть другой справочник или учебник, там будет по-другому, и т.д. Тема создана для того, чтобы разобраться, что на самом деле из себя представляет и то, и другое, т.е как надо отвечать на экзамене по физике на вопросы, связанные с понятиями напряжения или э.д.с., а также для того, чтобы разобраться, как понимать физический смысл этих величин в различных задачах.

Источником Э.Д.С также может быть изменяющийся во времени магнитный поток, есть ЭДС самоиндукции, есть ЭДС индукции.

Напряжение можно определять как линейный интеграл от напряжённости электрического поля по какому-то направлению.

Можно понимать как площадь под графиком зависимости расстояния от напряжённости.

Хотелось бы свести все эти обрывочные знания в единую систему.

Главная проблема в том, что во всех учебниках и справочниках всё определяют по-разному, из-за этого возникает путаница

[hvost_soroki]

mark_sandman в сообщении #568447 писал(а):

Падение напряжения - напряжение между двумя произвольными точками проводника с током. Оно составляет часть ЭДС источника. Численно равно отношению мощности, выделяющейся на данном участве проводника, в силе тока, текущего в проводнике.

Ну, Вы с формулами обращаетесь как дедушка Ленин: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» (Полн. собр. соч., 5 изд., т. 42, с. 159).
Со всеми вытекающими последствиями, типа «Коммунизм минус Советская власть — это есть электрификация всей страны».

Ваша формула $U= \frac {P}{I} = \frac {UI}{I}$ при $ I\to 0$ обращается в неопределённость типа $\frac {0}{0}$.

[mark_sandman]

Эти слова не мои, а из справочника по физике. (Х. Кухлинг, Справочник по физике, с. 312, изд. 1980 г.)

http://saveimg.ru/show-image.php?id=eb62362e69bcfc4220d8d68cbf038bd8

[rustot]

напряжение, разность потенциалов - работа по перемещению единичного заряда которую нужно произвести
эдс - работа по ... которую производит источник
то есть разница как между "массой" и "грузоподъемностью". вроде единица измерения одна и та же, но описывает разные явления :)

обратите внимание что внутри источника эдс ток течет против сил поля (определяемых разностью потенциалов), в отличие от нагрузки где ток течет под действием сил поля. да, в реактивных нагрузках тоже бывает ток течет 'не туда', элемент отдает энергию, а не потребляет. ну дак их в этот момент и правда можно считать тоже источниками эдс, например разряжающийся конденсатор. хотя принято таким считать все-таки элемент занимающийся этим непрерывно, а не иногда

[ivanhabalin]

rustot в сообщении #568609 писал(а):

хотя принято таким считать все-таки элемент занимающийся этим непрерывно, а не иногда

Вы про вечный двигатель?

[hvost_soroki]

mark_sandman в сообщении #568579 писал(а):

Эти слова не мои, а из справочника по физике. (Х. Кухлинг, Справочник по физике, с. 312, изд. 1980 г.)

В предисловии к этому справочнику написано:

Цитата:

было бы ошибочно думать, что по этой книге можно изучать физику.

Следовательно, Вы ошиблись.
В данном справочнике отсутствует системное изложение, необходимое при изучении.

В учебниках вначале даётся определение напряжения электрического поля:

Цитата:

Разность потенциалов между двумя точками электрического поля называется напряжением (U). Напряжение численно равно работе, которую производят электрические силы при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками.

Запомните это определение на всю оставшуюся жизнь!
Работа в электростатическом поле при перемещении заряда рассчитывается по формуле
$A=UQ$
Напряжение выражается в вольтах (В). 1 В — это такая разность потенциалов между двумя точками, когда при перемещении между ними положительного заряда в 1 Кл совершается работа в 1 Дж.

Далее в учебниках рассматривается падение напряжения в цепях постоянного тока.
$A=UIt$
где $I$ — ток,
$t$ — время,
$It$ есть заряд.
Мощность тока, т.е. работа в единицу времени, равна
$P=\frac {A}{t}=UI$
Эту формулу используют в системе СИ для определения единицы напряжения. Единица напряжения вольт (В) есть
$1 V = \frac {1 W}{1 A} = 1 \frac{W}{A} $
Вольт — электрическое напряжение, вызывающее в электрической цепи постоянный ток силой 1 А при мощности 1 Вт.
Здесь заряд заменён током, а работа — мощностью.

Затем рассматривается ЭДС.
Для получения тока в проводнике необходимо на его концах поддерживать разность потенциалов. Устройства, которые позволяют поддерживать разность потенциалов, называются источниками (или генераторами) тока. В источниках тока различные формы энергии, не связанные с электрическим полем, преобразуются в электрическую энергию. На полюсах разомкнутого источника тока поддерживается разность потенциалов за счёт работы таких сил, которые по своей природе отличаются от электрических. Такие силы называются сторонними. Сторонние силы, действующие внутри источника, переносят заряды против направления действия электрических сил.
Электродвижущей силой источника (эдс) называется величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единицы положительного заряда.
$A=EQ$
Размерность электродвижущей силы $E$ совпадает с размерностью напряжения $U$, и поэтому ЭДС выражают в тех же единицах (В), что и напряжение.

Таким образом, напряжение характеризует работу сил электрического поля при перемещении зарядов, а ЭДС характеризует работу неэлектрических сил при перемещении зарядов.

[BISHA]

mark_sandman в сообщении #568447 писал(а):

И что такое вообще источник?

Такие вопросы уже не раз здесь всплывали и на них есть достойные учебника ответы. Вот простой, примитивный ответ - источник тока - это устройство разделяющее электрические заряды и поддерживающее на своих полюсах разность потенциалов.