Перейти к содержанию

ЭДС (электродвижущая сила)

У батарейки, генератора и солнечной панели есть ЭДС — то, что заставляет заряды двигаться по цепи. Её измеряют в вольтах, но это не то же самое, что напряжение на выводах: под нагрузкой оно меньше.

Обновлено Редакция GAW

ЭДС (электродвижущая сила) — работа, которую источник совершает над зарядом, в расчёте на единицу заряда, когда ток не идёт: ε = dW/dq. Это не сила, а особый вид разности потенциалов; название сохранилось с XIX века, со времён первой батареи Вольты (OpenStax, раздел 10.1). Единица ЭДС — вольт: 1 В = 1 Дж/Кл.

ЭДС и напряжение на выводах

У реального источника есть внутреннее сопротивление r, и под нагрузкой на нём теряется часть ЭДС:

V=ε−I⋅r,I=εR+r.V = \varepsilon - I \cdot r, \qquad I = \frac{\varepsilon}{R + r}.
СостояниеНапряжение на выводах
Без нагрузки, I = 0равно ЭДС
Лёгкая нагрузка: ε = 12 В, r = 0,1 Ом, R = 10 Ом11,90 В
Тяжёлая нагрузка: ε = 12 В, r = 0,1 Ом, R = 0,5 Ом10,00 В

Числа — из примера 10.1 учебника OpenStax. Идеальный источник напряжения не имеет внутреннего сопротивления, и напряжение на его выводах всегда равно ЭДС.

Где встречается

ЭДС создают батареи и аккумуляторы, генераторы, солнечные панели, термопары. Чем ЭДС и напряжение отличаются от тока, разобрано в ответе «Чем отличается напряжение от тока?»; как ЭДС и падения напряжений складываются в контуре — в статье о правилах Кирхгофа, а ток во внешней цепи считают по закону Ома.

Частые вопросы

Чем ЭДС отличается от напряжения?

ЭДС — работа, которую источник совершает над единичным зарядом; напряжение — разность потенциалов между двумя точками. На выводах источника они совпадают, только пока ток не идёт: под нагрузкой часть ЭДС падает на внутреннем сопротивлении, и напряжение на выводах меньше: V = ε − I·r.

Почему ЭДС называют силой, если это не сила?

По исторической причине: термин появился во времена Алессандро Вольты, изобретателя первой батареи. В физическом смысле ЭДС — не сила, а работа на единицу заряда, и измеряют её в вольтах.

Как измерить ЭДС батарейки?

Приблизительно — вольтметром без нагрузки: ток через вольтметр мал, и падение на внутреннем сопротивлении почти нулевое, поэтому показание близко к ЭДС. Под нагрузкой напряжение на выводах будет меньше.

Источники

  1. OpenStax. University Physics Volume 2, section 10.1: Electromotive Force — ЭДС — особый вид разности потенциалов, не сила; название — историческое; ЭДС равна работе над зарядом на единицу заряда, ε = dW/dq, когда ток не идёт; единица — вольт, 1 В = 1 Дж/Кл; напряжение на выводах равно ЭДС только без тока; идеальная батарея не имеет внутреннего сопротивления, у реальной напряжение на выводах всегда меньше ЭДС: V = ε − I·r
  2. BIPM. The International System of Units (SI), 9th edition 2019 (V4.01, June 2026) — вольт — единица разности электрических потенциалов, V = W/A

Нашли ошибку?

Смотрите также