Теоретические основы электротехники


ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ



Учебник














Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2021

УДК 621.3.01
ББК 31.21
     Т33





Авторы:
    И. Я. Лизан, К. Н. Маренич, И. В. Ковалёва, Н. С. Пичко, В. И. Сухарев, Я. В. Зубова

Рецензенты:
Гранков М. В., кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры программного обеспечения вычислительной техники и информационных автоматизированных систем Донского государственного технического университета (г. Ростов-на-Дону);
Пшеничный А. И., начальник Усинского регионального управления ООО «ЛУКОЙЛ-Энергосети»;
Ямпурин Н. П., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой конструирования и технологии радиоэлектронных средств АПИ НГТУ







Т33 Теоретические основы электротехники : учебник / [И. Я. Лизан и др.]. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. - 628 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-0663-5

       Предложены сведения о теоретических основах электротехники. Освещены теория линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами, теория нелинейных электрических и магнитных цепей, а также переходные процессы. Рассмотрена методика решения типовых задач, даны задания для самопроверки и ответы к ним.
       Для студентов инженерно-технических специальностей.

УДК 621.3.01
ББК 31.21





ISBN 978-5-9729-0663-5  © Издательство «Инфра-Инженерия», 2021
                         © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2021

Теоретические основы электротехники

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................. 9
РАЗДЕЛ 1. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ................ 10
  1.1. Электрические цепи и их элементы. Законы электрических цепей................................ 10
   1.1.1 Электрическая цепь.......................... 10
   1.1.2. Электрический ток, электродвижущая сила, напряжение........................................ 13
   1.1.3. Активные элементы цепи..................... 17
   1.1.4. Пассивные элементы цепи.................... 20
   1.1.5. Основные законы электрических цепей........ 24
   1.1.6. Контрольные вопросы и примеры.............. 34
  1.2. Электрические цепи постоянного тока и методы их
  расчета............................................ 37
   1.2.1. Электрические цепи постоянного тока........ 37
   1.2.2. Методы преобразования...................... 39
   1.2.3. Метод, основанный на непосредственном применении законов Кирхгофа.................................. 42
   1.2.4. Метод контурных токов...................... 44
   1.2.5. Метод узловых напряжений................... 48
   1.2.6. Метод наложения (суперпозиции)............. 52
   1.2.7. Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника).................................... 46
   1.2.8. Принцип взаимности......................... 50
   1.2.9. Баланс мощностей........................... 54
   1.2.10. Передача электрической энергии по двухпроводной линии    60
   1.2.11. Контрольные вопросы....................... 63
   1.2.12. Примеры решения типовых задач............. 65
   1.2.13. Задачи по разделу и ответы к ним.......... 77
  1.3. Электрические цепи однофазного гармонического тока 86
   1.3.1. Основные понятия и соотношения для линейных цепей переменного тока.................................. 86
   1.3.2. Среднее, середневыпрямленное и действующее значения переменных токов и напряжений............ 89
   1.3.3. Представление гармонических токов, напряжений и ЭДС комплексными числами.......................... 94

3

Теоретические основы электротехники

   1.3.4. Гармонический ток в элементах R, L, С........ 101
   1.3.5. Последовательное соединение элементов R, L, С.
   Треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.. 105
   1.3.6. Параллельное соединение элементов R, L, С.
   Треугольники токов, проводимостей и мощностей....... 108
   1.3.7. Связь между сопротивлениями и проводимостями электрической цепи переменного тока................. 112
   1.3.8. Мощности электрических цепей гармонического тока.
   Баланс мощностей.................................... 114
   1.3.9. Методика расчета электрических цепей гармонического тока................................. 119
   1.3.10. Резонансные явления в электрических цепях    123
   1.3.11. Контрольные вопросы......................... 133
   1.3.12. Примеры решения типовых    задач............ 135
   1.3.13. Задачи по разделу и ответы к ним............ 141
  1.4. Электрические цепи с индуктивно связанными элементами........................................... 147
   1.4.1. Определения и обозначения основных величин... 147
   1.4.2. Основные законы и положения.................. 150
   1.4.3. Трансформатор без стального сердечника (воздушный трансформатор)...................................... 158
   1.4.4. Контрольные вопросы.......................... 161
   1.4.5. Примеры решения типовых задач................ 162
   1.4.6. Задачи по разделу и ответы к ним............. 173
  1.5. Несинусоидальные ЭДС, напряжения и токи в
  линейных электрических цепях......................... 183
   1.5.1. Разложение периодической несинусоидальной
   функции времени в тригонометрический ряд Фурье...... 183
   1.5.2. Действующее и среднее значения несинусоидальных токов и напряжений.................................. 187
   1.5.3. Мощности периодических несинусоидальных токов.... 190
   1.5.4. Методика расчета линейных электрических цепей несинусоидального тока.............................. 192
   1.5.5. Контрольные вопросы.......................... 193
   1.5.6. Примеры решения типовых задач................ 194
   1.5.7. Задачи по разделу и ответы к ним............. 204
  1.6. Четырехполюсники и электрические фильтры........ 213

4

Теоретические основы электротехники

   1.6.1. Четырехполюсники и их системы уравнений......... 213
   1.6.2. Режимы холостого хода и короткого замыкания четырехполюсника................................... 216
   1.6.3. Эквивалентные схемы четырехполюсника........ 218
   1.6.4. Характеристическое сопротивление и постоянная передачи четырёхполюсника.......................... 221
   1.6.5. Электрические фильтры. Основные понятия и обозначения........................................ 224
   1.6.6. Условия прозрачности фильтра................ 225
   1.6.7. Частотные характеристики фильтров........... 227
   1.6.8. Фильтры нижних частот....................... 229
   1.6.9. Фильтры верхних частот...................... 231
   1.6.10. Полосовые и заграждающие фильтры........... 233
   1.6.11. Контрольные вопросы........................ 236
   1.6.12. Примеры решения типовых задач.............. 236
   1.6.13. Задачи по разделу и ответы к ним........... 244
 1.7. Трехфазные электрические цепи................... 249
   1.7.1. Понятие о многофазных цепях................. 249
   1.7.2. Трехфазная система ЭДС. Порядок чередования фаз. 250
   1.7.3. Схемы соединения трехфазных систем. Фазные и линейные токи и напряжения......................... 253
   1.7.4. Симметричные трехфазные цепи при соединении приемника «звездой»................................ 257
   1.7.5. Симметричные трехфазные цепи при соединении  2
   приемника «треугольником».......................... 262
   1.7.6. Несимметричные трехфазные цепи при соединении приемника «звездой»................................ 265
   1.7.7. Несимметричные трехфазные цепи при соединении приемника «треугольником».......................... 268
   1.7.8. Мощность трехфазных цепей................... 270
   1.7.9. Вращающееся магнитное поле.................. 272
   1.7.10. Метод симметричных составляющих. Симметричные составляющие трехфазной системы величин............ 274
   1.7.11. Применение метода симметричных составляющих к расчету симметричных трехфазных приемников......... 281
   1.7.12. Применение метода симметричных составляющих к расчету несимметричных трехфазных приемников........... 282
   1.7.13. Высшие гармоники в трехфазных цепях........ 293

5

Теоретические основы электротехники

   1.7.14. Контрольные вопросы и примеры.............. 301
   1.7.15. Примеры решения типовых задач.............. 303
   1.7.16. Задачи по разделу и ответы к ним........... 318
РАЗДЕЛ 2. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ........................................ 327
 2.1. Нелинейные электрические цепи постоянного тока... 327
   2.1.1. Нелинейные элементы, их характеристики и параметры.......................................... 327
   2.1.2. Графический метод расчета нелинейных цепей постоянного тока................................... 332
   2.1.3. Графоаналитический метод расчета нелинейных цепей.............................................. 334
   2.1.4. Контрольные вопросы......................... 337
   2.1.5. Примеры решения типовых задач............... 338
   2.1.6. Задачи для самостоятельного решения......... 347
 2.2. Магнитные цепи, основные законы и методы расчета.. 355
   2.2.1. Магнитное поле и его основные характеристики. 355
   2.2.2. Ферромагнитные материалы и их характеристики. 359
   2.2.3. Магнитные цепи. Законы магнитных цепей...... 364
   2.2.4. Расчет неразветвленных магнитных цепей...... 373
   2.2.5. Расчет разветвленных магнитных цепей........ 376
   2.2.6. Постоянные магниты и методика их расчета..... 381
   2.2.7. Контрольные вопросы......................... 386
   2.2.8. Примеры решения типовых задач............... 386
   2.2.9. Задачи для самостоятельного решения......... 397
 2.3. Нелинейные электрические цепи переменного тока... 404
   2.3.1. Нелинейные элементы и их характеристики..... 404
   2.3.2. Методы расчета нелинейных цепей переменного тока.. 410
   2.3.3. Нелинейные цепи, содержащие катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником......... 418
   2.3.4. Формы кривых тока, напряжения и магнитного потока катушки с ферромагнитным сердечником............... 425
   2.3.5. Эквивалентная схема и векторная диаграмма катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником......... 430
   2.3.6. Расчет катушки с ферромагнитным сердечником по действующему значению величин...................... 438
   2.3.7. Трансформаторы. Режимы работы трансформаторов.... 442
   2.3.8. Эквивалентная схема и векторная диаграмма

6

Теоретические основы электротехники

      трансформатора..................................... 447
      2.3.9. Контрольные вопросы......................... 451
      2.3.10. Примеры решения типовых задач.............. 453
      2.3.11. Задачи для самостоятельного решения........ 476
   РАЗДЕЛ 3. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ......................... 480
    3.1. Классический метод анализа переходных процессов.... 480
      3.1.1. Возникновение переходных процессов. Законы коммутации......................................... 480
      3.1.2. Классический метод расчета переходных процессов... 484
      3.1.3. Переходные процессы в цепи RL............... 487
      3.1.4. Переходные процессы в цепи RC............... 500
      3.1.5. Переходные процессы в цепи RLC.............. 512
      3.1.6. О скачках тока в индуктивностях и напряжений на емкостях........................................... 525
      3.1.7. Расчет переходных процессов в электрических цепях методом наложения (интеграл Дюамеля)............... 529
      3.1.8. Контрольные вопросы......................... 534
      3.1.9. Примеры решения типовых задач............... 535
      3.1.10. Задачи для самостоятельного решения........ 569
    3.2. Операторный метод расчета переходных процессов. 574
      3.2.1. Применение преобразования Лапласа к расчету переходных процессов............................... 574
      3.2.2. Закон Ома в операторной форме............... 577
      3.2.3. Законы Кирхгофа в операторной форме......... 583
      3.2.4. Переход от изображений к функциям времени.. 587
      3.2.5. Контрольные вопросы......................... 588
      3.2.6. Примеры решения типовых задач............... 589
      3.2.7. Задачи для самостоятельного решения......... 609
    3.3. Переходные процессы в нелинейных цепях.......... 612
      3.3.1 Общая характеристика переходных процессов в нелинейных цепях................................... 612
      3.3.2 Метод условной линеаризации.................. 615
      3.3.3 Метод аналитической аппроксимации............ 616
      3.3.4 Метод графического интегрирования............ 617
Приложение А. Электрические и магнитные единицы Международной системы (СИ)............................ 619
   ЛИТЕРАТУРА............................................ 623

7

Теоретические основы электротехники

Посвящается 20-летию филиала Ухтинского государственного технического университета в г. Усинске

Уважаемые студенты технических вузов!

     Эта книга адресована именно вам. В своем стремлении освоить секреты и особенности вашей будущей специальности, вы непременно столкнетесь с необходимостью получения знаний в области электротехники. И это объективно. Ведь электротехника, электроэнергетика прочно вошли в жизнь современного общества, обосновались в целом спектре многочисленных отраслей промышленности, стали определять саму возможность выполнения тех или иных технологических процессов. Поэтому успех инженера, специалиста - командира на производстве в значительной степени определяется тем, насколько он компетентен в вопросах эксплуатации электротехнического оборудования.
     Книга «Теоретические основы электротехники» является базовым учебным материалом в этой области знаний. Здесь систематизированы сведения о типовых и сложных процессах в электрических схемах, электромагнитных контурах различной конфигурации и структуры, раскрыты принципы расчета их параметров, даны необходимые примеры и исчерпывающие пояснения.
     Данная книга - плод творческого сотрудничества ученых и специалистов Донецкого национального технического университета и Ухтинского государственного технического университета (филиал в г. Усинске).
     Авторский коллектив, имея богатый опыт научно-образовательной деятельности в области электротехники и электроэнергетики, а также опыт разработки и издания многочисленных монографий и учебной литературы, подготовил данное учебное пособие, адаптированное для восприятия студентами, осваивающими широкий круг специальностей и специализаций.
     Мы уверены, что эта книга позволит с успехом освоить столь непростой учебный курс «Теоретические основы электротехники».

С пожеланием успехов,

ректор Донецкого национального технического университета (г. Донецк), доктор технических наук, профессор                     К.Н. Маренич

Уважаемые студенты!

   Известно, что решающая роль в развитии современной мировой экономики принадлежит электрификации. Сегодня нет такой области техники, где в том или ином виде не использовалась бы электрическая энергия. А значит, любой современный        ученый,        занимающийся
исследованиями в сфере технических наук, любой современный инженер, в какой бы производственной отрасли он ни трудился, обязан владеть основами электротехники. Владеть не просто как «уверенный пользователь», а как специалист, понимающий принципы работы электротехнического оборудования. Поэтому курс «Теоретические основы электротехники» входит в число базовых общетехнических дисциплин.
   В результате изучения этого курса вы должны освоить комплекс знаний и умений, касающихся использования электротехнических устройств и приборов в сфере профессиональной деятельности, а также получить представление об основах анализа работы электротехнических устройств.
   Названные компетенции будут необходимы вам не только при выполнении тех или иных технологических процессов. В условиях технической революции резко возросла ответственность ученого и инженера за социальные последствия своего труда, поэтому исключительное значение для современного специалиста приобретает умение изыскивать наиболее эффективные методы организации и управления производством, прогнозирования научно-технической деятельности. И знание теоретических основ электротехники является одним из условий успешного решения этих задач.
   Представленная книга - своеобразный символ дружбы и сотрудничества между двумя вузами: она является результатом совместной работы ученых и специалистов Донецкого национального технического университета и филиала Ухтинского государственного технического университета в г. Усинске. Изданный в год двадцатилетия филиала, учебник стал подарком авторского коллектива молодому вузу. Уверен, что эта книга будет для студентов наших университетов и других технических вузов достойным помощником в постижении основ избранной профессии.

Ректор Ухтинского государственного технического университета, председатель Совета ректоров вузов Республики Коми, доктор технических наук, профессор Н. Д. Цхадая


8

Теоретические основы электротехники

ВВЕДЕНИЕ

     Учебник предназначен для углубленного изучения курса «Теоретические основы электротехники» студентами дневной и заочной формы обучения как электрических, так и неэлектрических специальностей.
     В учебнике изложен материал по теории линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами, теории нелинейных электрических и магнитных цепей, а также по переходным процессам. Учебник охватывает материал по следующим разделам:
     - электрические цепи и их элементы. Законы электрических цепей;
     - электрические цепи постоянного тока и методы их расчета;
     - электрические цепи однофазного переменного тока;
     - электрические цепи с индуктивно связанными элементами;
     - несинусоидальные ЭДС, напряжения и токи в линейных электрических цепях;
     - четырехполюсники и электрические фильтры;
     - трехфазные электрические цепи;
     - нелинейные электрические цепи постоянного тока;
     - нелинейные электрические цепи переменного тока;
     - магнитные цепи, основные законы и методы расчета;
     - классический метод анализа переходных процессов;
     - операторный метод расчета переходных процессов;
     - переходные процессы в нелинейных цепях.
     Каждый раздел учебника содержит теоретическую часть, контрольные вопросы, раздел, где изложена методика решения типовых задач и раздел с набором задач для самостоятельного решения по степени сложности (простые задачи, задачи средней сложности, задачи повышенной сложности) с приведенными ответами.
     Таким образом, учебник охватывает и теоретическую часть курса, и учебный практикум, который облегчит студенту дневной и заочной формы обучения работу по изучению достаточно сложной учебной дисциплины.

9

Раздел 1. Линейные электрические цепи

РАЗДЕЛ 1 ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

1.1. Электрические цепи и их элементы. Законы электрических цепей

1.1.1. Электрическая цепь

    Электрической цепью называется совокупность источников и приемников электрической энергии и соединяющих их проводов, которые образуют замкнутый путь для электрического тока.
    Электромагнитные процессы в электрической цепи могут быть описаны с помощью таких понятий, как электродвижущая сила (ЭДС), электрическое напряжение, электрический ток, электрический заряд, магнитный поток, электрическое сопротивление, индуктивность, взаимная индуктивность и емкость.
    Электрическая цепь состоит из отдельных частей, которые выполняют определенные функции, называемых элементами цепи. Основными элементами цепи являются источники и приемники электрической энергии. К числу элементов цепей относятся также соединительные провода - линии электропередачи (ЛЭП).
    Графическое изображение электрической цепи называется электрической схемой (рис. 1.1).









ЛЭП

Рисунок 1.1

     источник электрической энергии

      (активный двухполюсник)   (четырехполюсник)



приемник энергии
(пассивный двухполюсник)

     Источники электрической энергии - это устройства, которые превращают неэлектрические виды энергии (механическую, химическую, тепловую, атомную и др.) в энергию электрическую.

10

Раздел 1. Линейные электрические цепи

Источниками электрической энергии являются машинные генераторы, аккумуляторы, солнечные батареи и др.
     Приемники электрической энергии (электрические потребители) - это устройства, которые превращают электрическую энергию в другие виды энергии. Так, если электрическая машина потребляет электрическую энергию, то она является электродвигателем, превращая электрическую энергию в механическую. Аккумулятор, в процессе его заряда, превращает электрическую энергию в химическую. В этом понимании множество электрических устройств являются обратимыми, то есть могут быть и источниками и потребителями.
     Участок электрической цепи, который связан с другой цепью с помощью двух зажимов (полюсов), называется двухполюсником. Если в состав двухполюсника входят источники энергии, то такой двухполюсник называют активным. Двухполюсники, которые не содержат источники энергии, называют пассивными (рис. 1.1).
     Участок цепи, который с остальной цепью связан с помощью четырех зажимов, называется четырехполюсником.
     Четырехполюсники, также же как и двухполюсники, могут быть активными и пассивными. Они могут быть устройствами любой сложности и назначения. На рис. 1.1 пассивный четырехполюсник представлен в виде линии электропередач (ЛЭП) и связывает между собой источник и приемник электрической энергии в одну общую цепь.
     Электрические цепи подразделяются на неразветвленные и разветвленные. Неразветвленная цепь (рис. 1.1) представляет собой последовательное соединение источника электрической энергии и одного или нескольких приемников. Во всех элементах такой цепи протекает один и тот же электрический ток.
     Разветвленная электрическая цепь представляет сложное соединение источников и приемников электрической энергии. В различных участках такой цепи (рис. 1.2) могут протекать различные электрические токи.
     Для разветвленной электрической цепи вводятся такие понятия как ветвь, узел и контур.
     Ветвью называют участок            цепи,    образованный
последовательным соединением элементов и заключенный между двумя узлами.

11

Раздел 1. Линейные электрические цепи

     В каждой ветви течет свой электрический ток. На схемах ветви обозначаются путем показа стрелкой электрического тока.

           Ri   1
Ветвь ¹ 1узел

2 узел

Рисунок 1.2

     Узлом называют точку цепи, в которой соединяется не менее трех ветвей. Несколько точек цепи, которые могут быть слиты в одну общую точку (рис. 1.3), образуют только один узел. На схемах узлы обозначаются цифрами.

Ri

R2

один узел

Рисунок 1.3

R5

     Контуром называют часть цепи, образованную несколькими ветвями, вдоль которых можно сделать замкнутый обход. Независимым контуром называют такой контур, который отличается хотя бы одною ветвью, которая не входит в другие контуры. На схемах контуры отображаются путем показа стрелкой направления его обхода.
     Таким образом, схема цепи, приведенная на рис. 1.2, содержит три ветви (в=3), два узла (у=2) и два независимых контура (к=2). Всего в этой цепи три контура. Определение и обозначение на схеме числа ветвей, узлов и независимых контуров, называется анализом электрической цепи. Такой анализ всегда предшествует электрическому расчету любой цепи.

12

Раздел 1. Линейные электрические цепи

     По своему назначению различают электрические цепи для передачи и преобразования электрической энергии и цепи для передачи и преобразования информации (линии связи, радиотехнические линии, цепи автоматики и телемеханики и др.). В курсе ТОЭ в основном изучаются цепи передачи и преобразования электрической энергии.

1.1.2. Электрический ток, электродвижущая сила, напряжение

     Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов под воздействием электрического поля.
     Мерой тока служит количество электричества, которое проходит через заданную поверхность (через поперечное сечение проводника) в единицу времени:

;=dq.
' dt                          (1.1)

     Эту величину называют силой тока или просто током.
     За единицу тока - Ампер, принимают такой ток, который проходя по двум прямолинейным проводникам бесконечной длины и бесконечно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, вызвал бы между этими проводами силу, равную 2’ 10⁻⁷ Н на каждый метр длины.
     Сила тока равняется 1 Амперу, если за 1 секунду через поперечное сечение проводника протекает 1 Кулон количества электричества.
     В соответствии с законом сохранения электрических зарядов изменение количества электричества внутри любой области, ограниченной замкнутой поверхностью S (рис. 1.4), всегда равняется количеству электричества, которое прошло через эту поверхность, то есть заряды из ниоткуда не возникают и не исчезают в никуда, а происходит только их перемещение. Поэтому, если любой объем пространства, где протекают электрические токи, окружить замкнутой поверхностью, то сумма токов, которые входят в этот объем, должна равняться сумме токов, которые выходят из него. Эта сумма учитывает токи всех видов:


13

Раздел 1. Линейные электрические цепи

¹
I

Рисунок 1.4

¹
I

     -      ток проводимости, обусловленный движением электронов, которые являются структурными элементами вещества;
     -      ток переноса, или конвекционный ток, который представляет собой движение свободных электронов или позитивных и негативных ионов;
     -      ток сдвига, или ток поляризации, который вызывается изменением во времени электрического поля.
     Если обозначить через 8 плотность тока независимо от его вида, то для любой замкнутой поверхности S будем иметь:



i = | 5dS = 0 .
S

(1.2)


     Это равенство является выражением одного из фундаментальных принципов электротехники - принципа непрерывности электрического тока. В соответствии с этим принципом линии токи всегда являются замкнутыми линиями.
     В электрической цепи, состоящей из          проводников,
положительные заряды под действием электрического тока перемещаются от точек более высокого потенциала к точкам более низкого потенциала. Отрицательные заряды перемещаются в противоположном направлении (рис. 1.5). Направление перемещения положительных зарядов принимается за действительное направление тока. ¹ i
Ф1 (Т)----►           ► ф2
°--—------------------О
Ф1 > ф2 „ ЛА V - )
Рисунок 1.5


     Часто при анализе электрических цепей действительное направление тока заранее неизвестно, поэтому в каждой ветви

14

Раздел 1. Линейные электрические цепи

анализируемой цепи выбирают некоторый ориентир - так называемое положительное направление тока.
     Положительное направление тока выбирается произвольно и указывается стрелкой (рис. 1.2 - 1.3). Если в результате расчета цепи, выполненной с учетом избранных положительных направлений, ток в ветви имеет знак плюс (i) о), то это означает, что его действительное направление совпадает с выбранным положительным направлением. В противном случае, когда ток отрицателен (i < о), он направлен противоположно.
     Для длительного существования электрического тока необходимо наличие электрического поля, которое вызывает разделение зарядов на положительные и отрицательные, и перемещение их вдоль замкнутой цепи. Разделение зарядов осуществляется силами неэлектрического характера, называемых сторонними силами. Эти силы возникают при нагревании тел, при контакте разнородных металлов, при химическом взаимодействии металлов с растворами кислот, оснований или солей, при перемещении проводников в магнитном поле. Электрическое поле, созданное посторонними силами, принято называть сторонним полем и оценивать напряженностью этого поля s ст.
     Под действием сил стороннего поля все время происходит деление зарядов. Положительные заряды перемещаются к «плюсу» источника, а отрицательные - к «минусу». Эти заряды, накапливаясь на электродах, создают в области внутри и вне источника свое электрическое поле, напряженность которого s эл направлена от положительного електрода к отрицательному (рис. 1.6, а).
     Причину, которая разделяет заряды и вызывает их движение называют электродвижущей силой (ЭДС). Значение ЭДС любого источника, в котором осуществляется деление зарядов, оценивается работой сторонних сил по перемещению единичного заряда от электрода с низшим потенциалом к электроду с более высоким потенциалом внутри самого источника. Например, для химического источника ЭДС едв определяется как линейный интеграл е™ на пути от электрода А к электроду В внутри источника:


е дв — j s ст dС .
AnB

(1.3)

15