ЕРС це фізична величина, що описує властивості і характеристику роботи сторонніх сил, тобто абсолютно будь-яких сил неелектричної природи, що діють в ланцюгах постійного або змінного струму.

Для поддержаніязаданного значення електричного струму в провіднику потрібно якийсь зовнішній джерело енергії, який весь час забезпечував би потрібну різницю потенціалів на кінцях цього провідника. Такими джерелами енергії є так звані джерела електричного струму, що володіють якоюсь заданою електрорушійної силою, яка здатна створити і тривалий час підтримувати різницю потенціалів.

Електрорушійна сила або скорочено ЕРС позначається латинською літерою Е. Одиницею вимірювання ЕРС є вольт. Таким чином, щоб отримати безперервний рух електричного струму в провіднику, потрібна електрорушійна сила, т. Е. Потрібно джерело електричного струму.

Історична довідка. Першим подібним джерелом струму в електротехніці був "вольтів стовп", який був зроблений з декількох мідних і цинкових гуртків, прокладених коров'ячої шкірою, змоченою в слабкому розчині кислоти. Таким чином, найпростішим способом отримання електрорушійної сили вважається хімічну взаємодію ряду речовин і матеріалів, в результаті чого хімічна енергія перетворюється в електричну енергію. Джерела живлення, в яких подібним методом генерується електрорушійна сила ЕРС, отримали назву хімічних джерел струму.

Сьогодні хімічні джерела живлення - батарейки і всі можливі види акумуляторів - отримали величезне поширення в електроніці та електротехніці, а також електроенергетиці.

Також поширені і різні види генераторів, які в ролі єдиного джерела, здатні живити електричною енергією промислові підприємства, дати освітлення в міста, на фунционирования систем залізниць, трамваїв і метро.

ЕРС діє абсолютно однаково як на хімічні джерела, так і на генератори. Її дія полягає в створенні різниці потенціалів на кожному з затискачів джерела живлення і підтримці її протягом усього необхідного часу. Затискачі джерела живлення називають полюсами. На одному з полюсів завжди створюється нестача електронів, тобто такий полюс має позитивний заряд і маркується «+», а на іншому навпаки створюється підвищена концентрація вільних електронів, тобто цей полюс має негативний заряд і маркується знаком «-».

Джерела ЕРС застосовуються для підключення різних приладів і пристроїв, які є споживачами електричної енергії. За допомогою проводів споживачі підключаються до полюсів джерел струму, так що виходить замкнуте електричне коло. Різниця потенціалів, що виникла в замкнутій електроланцюзі отримало назву напруга і позначають латинською буквою «U». Одиниця виміру напруги один вольт. Наприклад, запис U = 12 В говорить про те, що напруга джерела ЕРС становить 12 В.

Для того, щоб виміряти напругу або ЕРС застосовують спеціальний вимірювальний прилад - вольтметр .

При необхідності здійснити правильні вимірювання ЕРС або напруги джерела живлення, вольтметр приєднують безпосередньо до полюсів. При розімкнутої електричної ланцюга вольтметр показуватиме ЕРС. При замкнутому ланцюзі вольтметр виведе на дисплей значення напруга на кожному затиску джерела живлення. PS: Джерело струму завжди розвиває велику ЕРС, ніж напруга на затискачах.

Відео урок: ЕРС

Відео урок: Електрорушійна сила від вчителя фізики

Напруга на кожному з затискачів джерела струму менше електрорушійної сили на значення величини падіння напруги, що має місце бути на внутрішньому опорі джерела живлення:

ідеальний джерело

У ідеальних джерел, напруга на затискачах не залежить від величини споживаного струму.

U = const

Всі джерела електрорушійної сили мають характеризують їх параметрами: напруга холостого ходу Uхх, струм короткого замикання Iкз і внутрішній опір (для джерела постійного струму Rвн). Uхх - це напруга при струмі джерела рівним нулю. У ідеального джерела при будь-якому струмі Uхх = 0. Iкз - це струм при напрузі рівному нулю. У ідеального джерела напруги він нескінченний Iкз = ∞. Внутрішній опір визначається з співвідношень закону Ома . Так як напруга у ідеального джерела напруги постійно при будь-якому струмі ΔU = 0, то його внутрішній опір також має нульові значення.

Rвн = ΔU / ΔI = 0;

При позитивному напрузі і струмі джерело шле свою електричну енергію в ецепь і працює в режимі генератора. При протилежному русі струму - джерело приймає електричну енергію з ланцюга і працює в режимі приймача.

У разі ідеального джерела струму Еготов значення, не залежить від велечіни напруги на його затисках: I = const.

Так як, ток у ідеального джерела струму залишається незмінною ΔI = 0, то він має внутрішній опір, рівне нескінченності.

Rвн = ΔU / ΔI = ∞

При позитивному напрузі і струмі джерело шле в ланцюг енергію і працює в режимі генератора. При зворотному напрямку він працює в режимі приймача.

Реальний джерело електрорушійної сили

У реального джерела електрорушійної сили напруга на затискачах знижується при збільшенні струму. Такий ВАХ відповідає рівняння для визначення напруги при будь-якому значенні струмі.

U = Uxx - Rвн × I,

де внутрішній опір джерела , Обчислюється за формулою

Rвн = ΔU / Δ I ≠ 0

Його також можна обчислити і через Uхх і Iкз

Rвн = Uхх / IIкз

Самоіндукція. ЕРС самоіндукції

При приєднанні джерела струму в будь-яку замкнену ланцюг площа, обмежена цією ланцюгом, починає пронизувати зовнішніми магнітними силовими лініями. Кожна силова лінія, ззовні, перетинаючи провідник, наводячи в ньому ЕРС самоіндукції.