Номер 3, страница 167 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Какова роль источника тока в электрической цепи?

Источник тока в электрической цепи выполняет ключевую роль, без которой существование постоянного электрического тока в проводнике было бы невозможным. Его основная функция — создание и поддержание электрического тока в цепи.

Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, то есть упорядоченное движение заряженных частиц, необходимо выполнение двух условий:

• Наличие свободных носителей заряда (например, электронов в металлах).
• Наличие электрического поля, которое будет действовать на эти заряды с силой, заставляя их двигаться упорядоченно.

Именно второе условие и обеспечивает источник тока. Рассмотрим его роль более подробно:

1. Создание и поддержание разности потенциалов (напряжения). Источник тока — это устройство, в котором происходит разделение положительных и отрицательных зарядов. В результате этого разделения на одном его полюсе скапливается избыточный положительный заряд, а на другом — избыточный отрицательный. Это создает разность потенциалов (напряжение) между полюсами. Когда источник подключают к внешней цепи, созданное им электрическое поле распространяется по всей цепи и заставляет свободные заряды двигаться от одного полюса к другому.

2. Работа сторонних сил и преобразование энергии. Разделение зарядов внутри источника происходит за счет работы так называемых сторонних сил, которые имеют неэлектрическую природу. Эти силы действуют против сил электростатического поля, перемещая заряды.

   • В гальванических элементах и аккумуляторах (батарейках) сторонними силами являются силы, возникающие в ходе химических реакций. Химическая энергия преобразуется в электрическую.
   • В генераторах сторонние силы возникают при движении проводника в магнитном поле (явление электромагнитной индукции). Механическая энергия преобразуется в электрическую.
   • В фотоэлементах энергия света преобразуется в электрическую.

   Таким образом, источник тока является преобразователем различных видов энергии в электрическую энергию.

3. Поддержание постоянного тока. Без источника тока заряды в проводнике очень быстро перераспределились бы, потенциалы бы выровнялись, электрическое поле бы исчезло, и ток прекратился. Источник тока непрерывно восполняет "ушедшие" с полюсов заряды, поддерживая постоянную разность потенциалов и, следовательно, обеспечивая протекание длительного, незатухающего тока в цепи.

Способность источника создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сторонних сил характеризуется физической величиной — электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС, обозначаемая как $ \mathcal{E} $, численно равна работе $ A_{ст} $, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда $ q $ внутри источника от отрицательного полюса к положительному:

$ \mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q} $

Именно ЭДС является причиной возникновения и поддержания тока в замкнутой электрической цепи.

Ответ:

Роль источника тока в электрической цепи заключается в создании и поддержании длительного упорядоченного движения заряженных частиц (электрического тока). Это достигается за счет работы сторонних (неэлектрических) сил внутри источника, которые разделяют заряды, создавая на его полюсах разность потенциалов (напряжение). Источник тока преобразует неэлектрические виды энергии (химическую, механическую, световую и др.) в электрическую энергию, необходимую для поддержания тока в цепи.