Электродвижущая сила, э.д.с., ЭДС. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Электродвижущая сила, э.д.с., ЭДС - феноменологическая характеристика источников тока. Введена Георгом Омом (G. Ohm) в 1827 для цепей постоянного тока и определена Густавом Робертом Кирхгофом (G. Kirchhoff) в 1857 как работа "сторонних" сил при переносе единичного электрического заряда вдоль замкнутого контура. Затем понятие э.д.с. стали трактовть более широко - как меру удельных (на единицу переносимого током заряда) преобразований энергии, осуществляемых в квазистационарных [см. Квазистационарное (квазистатическое) приближение] электрических цепях не только "сторонними" источниками (гальванич. батареями, аккумуляторами, генераторами и т. п.), но и "нагрузочными" элементами (электромоторами, аккумуляторами в режиме зарядки, дросселями, трансформаторами и т. п.). Полное название величины - Электродвижущая сила - связано с механическими аналогиями процессов в электрических цепях и применяется редко; более употребительным являются сокращения - э.д.с., ЭДС. В СИ э.д.с. потенциального источника измеряется в вольтах [V], вихревого (полевого) источника - в вольтах на виток или на радиан [V/rad].

В случае квазилинейного постоянного тока в замкнутой (без разветвлений) цепи мощность суммарного притока электромагнитной энергии, вырабатываемой источниками, полностью расходуется на выделение тепла (см. Джоулевы потери:)

где

- э.д.с. в проводящей цепи, I - ток, R - сопротивление (знак э.д.с., как и знак тока, зависит от выбора направления обхода по контуру).

При описании квазистационарных процессов в электрич. цепях в уравнении энергетического баланса (*) необходим учёт изменений накопленной магнитной W^m и электрической W^e энергий:

При изменении магнитного поля во времени возникает вихревое электрическое поле E_s, циркуляцию которого вдоль проводящего контура принято называть э.д.с. электромагнитной индукции:

Изменения электрической энергии существенны, как правило, в тех случаях, когда цепь содержит элементы с большой электрич. ёмкостью, например, конденсаторы. Тогда dW^e/dt = DU^.I, где DU - разность потенциалов между обкладками конденсатора.

Допустимы, однако, и другие интерпретации энергетических превращений в электрической цепи. Так, например, если в цепь переменного гармонического тока включён соленоид с индуктивностью L, то взаимные превращения электрич. и магн. энергий в нём могут быть охарактеризованы как э.д.с. электромагнитн. индукции

так и падением напряжения на эффективном реактивном сопротивлении Z_L (см. Импеданс): В движущихся в магн. поле телах (напр., в якоре униполярного индуктора) даже работа сил сопротивления может давать вклад в э.д.с..

В разветвлённых цепях квазилинейных токов соотношение между э.д.с. и падениями напряжения на участках цепи, составляющих замкнутый контур, определяется вторым Кирхгофа правилом.

Э.д.с. является интегральной характеристикой замкнутого контура, и в общем случае нельзя строго указать место её "приложения". Однако довольно часто э.д.с. можно считать приближённо локализованной в определённых устройствах или элементах цепи. В таких случаях её принято считать характеристикой устройства (гальванич. батареи, аккумулятора, динамо-машины и т. п.) и определять через разность потенциалов между его разомкнутыми полюсами. По типу преобразований энергии в этих устройствах различают следующие виды э.д.с.: химическая э.д.с. в гальванич. батареях, ваннах, аккумуляторах, при коррозионных процессах (гальваноэффекты), фотоэлектрическая э.д.с. (фотоэдс) при внеш. и внутр. фотоэффекте (фотоэлементы, фотодиоды); электромагнитная э.д.с. - э.д.с. электромагнитн. индукции (динамо-машины, трансформаторы, дроссели, электромоторы и т. п.); электростатическая э.д.с., возникающая, напр., при механич. трении (электрофорные машины, электризация грозовых облаков и т. п.); пьезоэлектрическая э.д.с. - при сдавливании или растяжении пьезоэлектриков (пьезодатчики, гидрофоны, стабилизаторы частоты и т. п.); термоионная э.д.с., связанная с термоэмиссией заряж. частиц с поверхности разогретых электродов; термоэлектрическая э.д.с. (термоэ.д.с.)- на контактах разнородных проводников (Зеебека эффект и Пельтье эффект)либо на участках цепи с неоднородным распределением температуры (Томсона эффект). Термоэ.д.с. используют в термопарах, пирометрах, холодильных машинах.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.