Основні фізичні величини

Для опису електромагнітних полів і процесів застосовують цілий ряд формальних фізичних величин. Поряд зі вже згаданими величинами виняткову роль мають також наступні електричні величини.

Електричний струм – це впорядкований (направлений) рух електрично заряджених частинок. За напрямок струму приймають напрямок руху додатно заряджених частинок. Якщо струм створюється від'ємно зарядженими частинками (наприклад, електронами), то напрямок струму вважають протилежним напрямку їхнього руху. Кількісно електричний струм характеризується скалярною величиною – силою струму і векторною величиною – густиною електричного струму . Сила струму дорівнює відношенню абсолютного значення електричного заряду , який проходить за малий проміжок часу крізь визначену поверхню (наприклад, крізь поперечний переріз провідника), до значення , тобто .

Для опису потенціальної енергетичної здатності електричного поля слугує скалярна величина – електричний потенціал . Потенціал даної точки поля є відношенням роботи , яку може виконати поле, переміщуючи заряд із заданої точки в нескінченно віддалену точку, до самого заряду, тобто . Нескінченно віддалену точку беруть там, де електричне поле відсутнє і, отже, де потенціал дорівнює нулю.

Електрична напруга – це скалярна величина, яка є порідненою до потенціалу і яка введена для енергетичної характеристики електричного поля або електричного кола. Вона характеризує здатність поля виконувати роботу при переміщенні заряджених частинок між точками простору. Електрична напруга між двома точками електричного кола або електричного поля чисельно дорівнює роботі електричного поля, затраченій на переміщення одиничного додатного заряду із точки в точку . У загальному випадку напруга дорівнює відношенню роботи , яку виконує поле переміщуючи заряд із даної точки в іншу точку, до величини заряду, тобто . У потенціальному електричному полі (електростатичне поле) ця робота не залежить від шляху переміщення заряду. В такому разі електрична напруга між двома точками дорівнює різниці потенціалів між ними, тобто .

Електрорушійна сила (ЕРС) – це скалярна величина, яка характеризує дію сторонніх сил у джерелах постійного або змінного струму. Сторонні сили призводять до руху електричні заряди всередині генераторів, гальванічних елементів та інших джерел струму. ЕРС (тут не треба плутати з позначенням напруженості електричного поля) чисельно дорівнює роботі, яка виконується силами стороннього електричного поля (не електростатичного) при перенесенні вздовж замкненого контуру електричного кола одиниці додатного електричного заряду. В загальному випадку ЕРС дорівнює відношенню роботи , яку виконують сторонні сили, переміщуючи заряд вздовж замкненого провідникового контуру, до величини заряду, тобто . З іншого боку, ЕРС джерела напруги дорівнює різниці потенціалів або напрузі на його електродах (полюсах) при розімкненому зовнішньому колі, тобто при відсутності електричного струму в джерелі.

Взаємодія та взаємовідношення величин, що описують електромагнітні процеси в електротехнічних пристроях, регулюються законами електромагнетизму. Нижче ці закони формулюються, головним чином, стосовно понять постійного струму, як це прийнято в курсі фізики; у подальшому ці закони отримають і більш поширене тлумачення.