Для того, чтобы поддерживать ток в цепи, нужно от конца проводника с мень­шим потенциалом непрерывно отводить приносимые током заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить. Т.е. необходимо осуществить кру­говорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути. В замкну­той цепи наряду с участками, на которых положительные носители движутся в сто­рону убывания потенциала, должны иметься участки, на которых перенос положи­тельного заряда происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электро­статического поля. Перемещение носителей на этих участках возможно лишь с по­мощью сил не электростатического происхождения, называемых сторон­ними силами.

Природа сторонних сил может быть различна. В генераторе на электростан­ции заряды разделяются действующими на них силами магнитного поля. В гальва­ниче­ском элементе происходит разделение зарядов за счет энергии химической ре­акции и др.

Величина, измеряемая работой сторонних сил А_ст по перемещению единич­ного положительного заряда из точки 1 цепи в точку 2 для создания тока, называется электродвижу­щей си­лой (э.д.с.)  , действующей на участке 1-2  .

Эта величина, в основном, используется для характеристики в источников тока (электрогенераторов, батареек, аккумуляторов), хотя в ряде явлений Э.Д.С. возникает независимо от источников.

Сторонние силы  , действующие на заряд q₀, можно записать как  , где  - напряженность поля сторонних сил. Учитывая, что  , получаем  . То есть можно считать, что э.д.с., действующая в замкнутой цепи, есть циркуляция вектора напряженно­сти поля сторонних сил  , где L - длина замкнутого контура, dl - элемент его длины.

Наряду со сторонними, в проводнике действуют и кулоновские силы взаимо­дейс­твия разделенных зарядов  , которые создают свое поле напряженностью  . Интеграл  численно равен работе кулоновских сил по перенесению единичного заряда из точки 1 цепи в точку 2. Ранее было показано, что  , таким образом,  - есть разность потенциалов между конца­ми участка цепи 1 и 2.

Суммарная работа кулоновских и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда на участке цепи 1-2 получила название падения напряже­ния, или просто напряжения на этом участке  ,  .

*****

Электронная теория проводимости металлов была впервые создана в 1900 г. немецким физиком П. Друде и впоследствии разработана нидерландским физиком Х. Лоренцем. Основным ее положением является то, что носителями тока в металлах служат свободные электроны. Это подтверждалось рядом классических опытов.

В опыте К. Рикке (1901 г.) электрический ток в течение года пропускался через три последовательно соединенных металлических цилиндра (Cu, Al, Cu) с отшлифованными торцами одинакового радиуса. Общий заряд, прошедший через цилиндры, равнялся 3.5×106 Кл. Проведенное после этого взвешивание показало, что вес цилиндров не изменился, также не было обнаружено проникновения одного металла в другой. Следовательно, перенос заряда осуществлялся не ионами, а общими для всех металлов частицами - электронами.

Для подтверждения этого положения необходимо было определить знак и величину удельного заряда q/m (заряда единицы массы) носителей тока. Идея опытов и их качественное воплощение принадлежит российским физикам Л. Мандельштаму и Н. Папалески (1913 г.). Если движущийся поступательно проводник резко остановить, то, подключенный к нему гальванометр зафиксирует кратковременный ток. Это объясняется тем, что носители тока не связаны жестко с кристаллической решеткой и при торможении продолжают двигаться по инерции. По направлению тока гальванометра было определено, что знак заряда носителя тока - отрицательный. Согласно численному расчету, удельный заряд носителя тока оказался приблизительно равным удельному заряду электрона. К таким же результатам привели опыты Ч. Стюарта и Т. Толмена (1916 г.), в которых быстрые крутильные колебания катушки, соединенной с чувствительным гальванометром, создавали переменный электрический ток. Таким образом, было доказано, что носителями электрического тока в металлах являются свободные электроны.

Свободные электроны - это валентные электроны атомов металла, наиболее слабо связанные с ядрами атомов. Они легко отрываются, переходят от одного атома к другому и являются как бы “обобществленными”. Атомы, оставшиеся без нескольких электронов ‑ положительные ионы, колеблются около некоторых точек равновесия, называемых узлами кристаллической решетки, и мешают свободному движению электронов.

Как ни странно у меня возникли некоторые сомнения. Электрическая система измерений и Магнитная система измерений. 

В электрических измерениях используются основные единицы системы СИ:

• Напряжение [U - вольт (В, V)],
• Сопротивление [R - ом (Ом)],
• Ёмкость [C - фарада (Ф/ F)],
• Индуктивность [L - генри (Г, H)],
• Сила электрического тока [ I - ампер (А)]
• и время [t - секунда (с,s)].

Сведем в одну таблицу основные характеристики Магнитного поля.

Почему у меня возникли сомнения? Очень просто. В  обоих системах есть такой элемент измерения  как Ампер, я его специально выделил.

Официальная концепция Силы Ампера, это упорядоченное движение заряженных частиц (отрицательных электронов) в сечении проводника.

Вопрос возникает очень простой какое данное утверждение имеет проявление на практике? Что является итоговым результатом?

Самое интересное что только один результат который можно отнести к данному явлению это вихревое магнитное поле вокруг проводника.  

Возьмем обычное объяснение что такое 1 кулон  и т.д.

1 Кулон - это количество заряда [q], прошедшего через поперечное сечение проводника [s], при силе тока [I] 1 А за время [t] 1 с,  или Cила тока 1А = 1 Кулон за 1 с.

Данное действие так же связано с 1 вольтом.  По определению, разница в электрическом потенциале между двумя точками [U] равна 1 вольту, если для перемещения заряда [q] в 1 кулон из одной точки в другую, необходимо проделать работу [A] в 1 джоуль.

1 Вольт также равен электрическому напряжению [U], которое индуцирует постоянный ток [I] в 1 ампер при мощности [P] 1 ватт в электрической цепи.

Следующее выражение относится к Закону электромагнитной индукции [E = - dФ/dt]:  по определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один Вебер в секунду [dФ/dt] индуцирует ЭДС [E]в этой цепи, равную одному 1 вольту. Измерение в вольтах относится к разности электрических потенциалов. 

Все это порочный круг и логические цепочки от науки, якобы определяющие, что Ампер - это единица измерения силы электрического тока, как движение электрически заряженных частиц.

В тоже время, якобы движущийся поток частиц в проводнике, создает магнитное вихревое поле вокруг этого проводника. К слову если цепь не замкнута, то разность электрических потенциалов может быть измерена в любом месте соединительного провода от источника, до места размыкания. Какой такой электрический заряд перемещается по данному проводнику не совершая работы до места разрыва. Если вы поставите несколько резисторов  которые к отрицательному электроду  источника будут не подключены, на каждом из соединений при измерении, получим разное значение электрического потенциала. Возразите, что  через  измеряемую цепь  замкнут сам измеритель. Согласен но в любом случае перенос потенциала до точки измерения, не совершает работы, который обусловлен выражением:

1 Вольт также равен электрическому напряжению [U], которое индуцирует постоянный ток [I] в 1 ампер при мощности [P] 1 ватт в электрической цепи.

Если вы скажете что нужно понимать физическую суть процесса лучше не говорите. Если в концепции есть исключения, она ошибочна.  Таким образом возникает двойной смысл в понимании постулатов, а именно это недопустимо.

Идем далее, как выражается действие силы тока в физических явлениях. Первое это нагрев проводника, второе создание магнитного вихревого поля вокруг проводника. Третье создание плазменного промежутка  между электродами в момент работы цепи (сварочный аппарат для постоянного тока). Что такое искра или дуга:

Электрическая искра - это внезапный электрический разряд, который возникает, когда достаточно сильное электрическое поле создает ионизированный электропроводящий канал через нормально изолирующую среду, часто воздух или другие газы или газовые смеси. 

Электрическая дуга (во́льтова дуга́, дугово́й разря́д) — один из видов электрического разряда в газе.

Если следовать логике это встречный поток  отрицательных электронов и положительных (протонов, дырок или еще чего наука так и не смогла ответить) в газовой среде. Вопрос возникает очень большой к данному ляпу. Первое электропроводимость, второе к силе тока в самой искре или дуге.  Но как же быть с проводимостью, сопротивлением контура. Рассмотрим две позиции воздушный зазор и рассчитаем  сопротивление участка, но сначала выясним что такое сопротивление:

Если для участка цепи выполняется закон Ома, то коэффициент пропорциональности между приложенным напряжением и силой тока (U = RI) называется электрическим сопротивлением участка. Электрическое сопротивление зависит от материала проводника, его формы и размеров. Единицей измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ является Ом - сопротивление участка проводника, в котором при напряжении в 1 Вольт возникает электрический ток силой 1 Ампер:

Электропроводящие свойства веществ характеризуются их удельным электрически сопротивлением ρ. Из формулы следует, что размерностью удельного электрического сопротивления является [ρ] = [R]·[S]/[l] = Ом·м. Величины удельных сопротивлений различных веществ чаще всего определяются экспериментально и приводятся в физических справочниках. Для различных веществ удельное электрическое сопротивление может изменяться в очень широких пределах. Так среди чистых металлов наилучшими проводниками являются серебро (ρ ≈ 1,6·10^-8 Ом·м), медь (ρ ≈ 1,7·10^-8 Ом·м), алюминий (ρ ≈ 2,8·10^-8 Ом·м). В некоторых приборах (например, электронагревательных) используются сплавы, обладающие гораздо большим удельным сопротивлением, например, нихром (ρ ≈ 1,1·10^-6 Ом·м). Строго говоря, между проводниками и изоляторами нет резкой грани, все вещества (в том числе и те которые относятся к изоляторам) в той или иной степени проводят электрический ток. Для изоляторов удельной электрическое сопротивление велико, например, для различных типов стекол удельное электрическое сопротивление лежит в пределах ρ ≈ 10⁹ - 10¹³ Ом·м , для воздуха ρ ≈ 10¹⁵ - 10¹⁸ Ом·м.

Можем к примеру рассчитать сопротивление зазора в 1 мм (0,001 м) между концами медного провода диаметром 1 мм.  (S = 0,000001 m²)

Формула тут совсем простая R = ρ*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а ρ - удельное сопротивление воздуха, возьмем минимальное  ρ = 10¹⁵ Ом·м  (1 000 000 000 000 000 Ом·м)  

R₁= 1 000 000 000 000 000  Ом·м  * 0.001 м  / 0,000001 m²  =  1 000 000 000 000 000 000 Ом 

Для сравнения рассчитаем сопротивление такого же участка медного провода при   ρ ≈ 1,7·10^-8 (0,000000017) Ом·м. 

R₂ = 0,000000017  Ом·м  * 0.001 м  / 0,000001 m²  =  0,000017 Ом 

Можно просто взглянуть на данные цифры и задать нашим кураторам вопрос, неужели не очевидно, что  приплести ионизацию газов или еще какие либо действие в зазоре это лепет безумного.  Какие свободные электроны могут преодолеть это расстояние.  И вообще что за явление искра или дуга, которое так резко меняет параметр удельного сопротивления воздуха, которое часто встречается при механическом размыкании контактов с большими токами в контуре.

Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в среде (воздух, вакуум, элегаз, трансформаторное масло) с большим током, низким напряжением, высокой температурой. Это явление как электрическое, так и тепловое.

В любом случае объяснение ионизацией и другими действиями не выдерживает ни какой критики. Можно только представить, как это может вдруг сразу получиться такая концентрация ионов в месте размыкания контакта реле, с малым напряжением и большой силой тока. А если контакты реле находятся в корпусе? и объем воздуха под корпусом ограничен. Понятно что, ляп, и очень серьезный.

Начнем, с простого примера электрического контура,  постоянного тока с различными источниками гальваническим и неполярным конденсатором ).

При замыкании включателя S1 цепь замкнута. Разность потенциалов источника постоянного тока DC или C1 (U) в 1 вольт через сопротивление (Rz) 1 Ом, будет стремится к уравновешиванию. Что такое уравновешивание на контактах источника: (+) =  +1  и  (-) = 0. В цепи в момент замыкания возникает сила тока (I) 1А.  Допустим интервал разряда 1 секунда, при  котором разность потенциалов достигнет значения  0 вольт, при условии емкости источника электрического поля равной 1 кулон.

Как видим импульс постоянного тока, не является постоянным за весь промежуток временного интервала 1 секунда. Почему так происходит? По мнению писателей учебников, заряд () перемещается по проводнику от положительного контакта к отрицательному (хотя отрицательно заряженный электрон должен двигаться наоборот, от отрицательного потенциала к положительному). Они даже посчитали количество электронов в одном кулоне 

Элементарный электрический заряд (с точностью до знака равный заряду электрона) составляет точно 1,602 176 634⋅10 ⁻¹⁹ Кл, поэтому 1 Кл точно равен заряду 6 241 509 074 460 762 607,776 электронов.

Выходит, что весь этот массив электронов, перемещается в сечении проводника и оказывается по другую сторону проводника, на другом электроде источника.  Т.е. случается такое действие как равновесие заряженных частиц. Возникает второй вопрос каких частиц и где они находятся в состоянии равновесия?  Наука на сегодня не может дать ничего вразумительного, в противовес электрону применялись дырки, протоны и так далее. В любом случае должна изменятся структура электродов, как и проводника. 

Отбрасываем столь спорную концепцию, и вернемся к основам. Давайте запишем правило  электромагнитной индукции для нашего контура с двумя источниками. Да именно правило электромагнитной индукции:

dЕ = - dФ/dt     

где  Е это электродвижущая сила (ЭДС) между потенциалами источника по всей длине проводника; Ф = Bi*L  магнитный поток вокруг проводника, выраженный произведением магнитной индукции Вi  поверхности проводника на длину проводника L;   t  - временной промежуток, в нашем случае 1 сек. Добавляем еще один элемент длина соединительного проводника L =1 метр, общее сопротивление с нагрузкой 1 Ом.

В данном варианте действие электромагнитной индукции выражено, образованием двух элементов, возникновению Е ЭДС между контактами источника с разностью электрических потенциалов в 1 вольт, и образованием магнитного потока вокруг проводника магнитного потока  Ф = Bi*L. Это действия первое статичное электрическое поле преобразовывается в вихревое по поверхности проводника и в противовес ему формируется Магнитное вихревое поле. Которое к электрическому выражается очень просто

(Электрический поток) 1 Кулон = 1 Вольт     ===  1Ампер = 1 Вебер (Магнитный поток)

Вы удивлены, я перенес Амперы в магнитную систему измерений?  А разве только я, это сделала за меня физика, рассмотрим следующие значения действий Напряженности и Индукции электрической и магнитной системы измерений:

E  — напряжённость электрического поля (в единицах СИ — В/м);
D  — электрическая индукция (в единицах СИ — Кл/м²);

H  — напряжённость магнитного поля (в единицах СИ — А/м);
B  — магнитная индукция (в единицах СИ — Тл = Вб/м² = кг*с⁻²*А⁻¹);

Вступают такие составляющие  для действия полевых явлений  напряженность и индукция. Напряженность (векторная физическая величина) относят к величинам физического характера, при том это силовой параметр. Равен обычно соотношению между силой, действующей на заряженное тело, и значением. Слово «Индукция» употребляется в физике для обозначения явлений возбуждения в телах магнитного или электрического состояния, а также возникновения в них электрических токов — под влиянием других тел, находящихся на расстоянии от первых и представляющих собой намагниченные или наэлектризованные тела или, наконец, проводники, по которым проходят электрические токи. Четкий порядок напряженности и индукций определил Максвелл. Давайте разберем что может обозначать эти явления. 

Допустим, определим Напряженность как Вектор Силы соответствующего поля а Индукцию к количеству в этом Векторе Силы  поля. Таким образом у нас складывается вполне определенная картина. Правда, что делать с Кулонами и Веберами? Очень все логично, из  Закона Ома для полной цепи. Это преобразование. В электрическом понятии разности потенциалов, нам доказывают, что это равновесие. Но  давайте рассмотрим основополагающий закон Кулона. К слову данный закон вообще не рассматривает электроны или что иное, он рассматривает электрические заряды разного свойства действия. Вот что это за свойства я не нашел ни где.  В физике есть такие понятия как "Эксплозия" - (англ.explosion) обычно понимают резкое — взрывное или взрывоподобное — расширение чего-либо, как правило с выделением большого количества тепловой энергии. Если упрощенно действие силы во все стороны из одной точки. Чаще всего это связывают со взрывом и вектором в разные стороны. Если рассмотреть наш электрический положительный заряд это тоже самое. Второе понятие это "Имплозия" -  (англ. implosion) — взрыв, направленный внутрь; обжатие вещества сходящейся концентрической взрывной волной; взрыв изнутри, быстрое разрушение под влиянием внутренних факторов. Действие силы со всех сторон в одну точку. Вот вам суть отрицательного электрического заряда.   Один излучает (+), другой поглощает (-).  Находясь на одной линии они притягиваются, если  заряды имеют одинаковый знак значит отталкиваются.  Физика жестко закрепила, частица может обладать зарядом или не обладать, а вот заряд не может существовать без частицы.  Что такое электрон? Даже не буду особо вступать в дискуссию. Электрон это  орбита вокруг ядра атома.  А теперь как орбита может быть отрицательно заряжена?  Ответ спином вращения. Хорошо а вращается ли вообще сто то на этой орбите. Орбита это микро плазменное кольцо.  Как кольцо может быть Свободным и перемещаться, да еще все подряд (положительные заряженные кольца) в себя всасывать. Не будем спорить в официальной концепцией просто примем свою.  Заряд это зона электрического поля, структурного изменения эфира мироздания, в виде силового проявления соответствующего действия.  Теперь другой а что тогда перемещается? И этот вопрос очень правильный, перемещается плазма структурированная. При том в варианте идеального шара заряды не существуют вероятно. Любой заряд это ассиметричный диполь стремящийся к равновесию то есть когда силы давления и поглощения уравняются, возмущенная зона перестает существовать.  Что собственно и происходит когда разности потенциалов электрического поля, через проводник, уравновешиваются.   Сила которая является базовой для уравновешивания все та же Кулоновская 

Закон Кулона – один из основных законов электростатики, определяющий величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.

где q₁ и q₂ — модули точечных зарядов, r — расстояние между ними. В формуле участвует коэффициент пропорциональности k, который был определен опытным путем и представляет собой постоянную величину. Он обозначает, с какой силой взаимодействуют два тела с зарядом 1 Кл, расположенные на расстоянии 1 м.

В конденсаторе  ассиметричное электрическое поле находится в диэлектрике между пластинами. Почему нет самоуничтожения не известно. Вероятно природа поля, а именно диполя такова, что вектор действия от центральной линии, по аналогии зоны Блоха в магнетизме. Только магнитный диполь всегда симметричен по двум полюсам имплозии и эксплозии сил, а электрическое поле с разностью потенциалов всегда асимметрия. Пример как может ьыть распределен заряд в конденсаторе на рисунке:

Пробуем рассчитать силу притяжения потенциалов (зарядов) с расстоянием r =  0,1 мм (0,00001 м).  Мы знаем что 1 вольт равен 1 кулону, допустим  разность потенциалов поля составляет q₁ = 10 V = 10 C:  Допустим  у нас только один заряд и q₂ = 0,  для простоты вычислений примера: k = 1

 F =   k * ((q₁ * q₂ ) / r) = 1 * ((10C*0/0,00001m)  = 0 N

Электрическое поле поле состоящее из монополя невозможно, или мы его не можем определить. 

Продолжение