Глава II

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

§ 13. Электрическая цепь постоянного тока

Постоянный ток в металлических проводниках представляет собой направленное движение свободных электронов в замкнутой цепи.
Простейшая электрическая цепь (рис. 12) состоит из источника электрической энергии Г, приемника энергии П и двух линейных проводов Л₁ и Л₂, соединяющих источник с приемником энергии.

Линейные провода подключаются к источнику энергии при помощи двух зажимов, называемых положительным («+») и отрицательным («—») полюсами.
Источник электрической энергии преобразует механическую, химическую, тепловую и другие виды энергии в электрическую, при этом в нем возникает э. д. с. В приемнике происходит преобразование электрической энергии в энергию другого вида — механическую, тепловую, химическую, световую и др.
Источниками электрической энергии служат генераторы (рис. 13, а), аккумуляторы, гальванические элементы (устройство источников электрической энергии рассмотрено в дальнейшем) (рис. 13, б) и др. В качестве приемников электрической энергии применяют осветительные лампы, электрические двигатели, электронагревательные приборы.

Как гальванические элементы, так и аккумуляторы соединяют между собой для составления в первом случае батареи гальванических элементов, а во втором — батареи аккумуляторов (рис. 13, в).
Электрические токи, протекающие по двум проводникам, находящимся друг от друга на определенном расстоянии, вызывают механические силы, действующие на эти проводники Единицей измерения силы тока является ампер (а). В Международной системе единиц (СИ) ампер — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2 · 10^-7 ньютона (н) на каждый метр длины. Единицей силы в СИ является ньютон (н).
Электрический ток определяет количество электричества, протекающего через поперечное сечение проводника в единицу времени. Если в проводнике протекает ток силой 1 а, то через поперечное сечение этого проводника в течение 1 сек протекает 1 к электричества.
При силе тока в проводнике I за время t через поперечное сечение этого проводника протекает количество электричества, равное

q = I t,

откуда

Эта зависимость справедлива для случая, когда в течение времени t сила тока остается неизменной.

Пример. Через поперечное сечение проводника протекает 40 к электричества за 5 сек. Определить силу тока в цепи.
Решение.

Линейные провода и приемник энергии составляют внешнюю часть цепи, в которой ток протекает под действием разности потенциалов на зажимах источника энергии и направлен от точки более высокого потенциала (положительного зажима) к точке более низкого потенциала (отрицательного зажима).
Внутри источника энергии, или, иначе во внутренней части цепи, ток поддерживает электродвижущая сила и он направлен от отрицательного зажима источника энергии к положительному.