Fra fysikkforløpet vet alle at elektrisk strøm betyr rettet beordret bevegelse av partikler som har en ladning. For å oppnå det dannes et elektrisk felt i lederen. Det samme er nødvendig for at den elektriske strømmen skal fortsette å eksistere i lang tid.
Kilder til elektrisk strøm kan være:
- statiske;
- kjemisk;
- mekanisk;
- halvledere.
I hver av dem utføres arbeid der forskjellige ladede partikler skilles fra hverandre, det vil si at det opprettes et elektrisk felt av strømkilden. Separert samler de seg ved stolpene, på stedene der lederne er koblet sammen. Når polene er forbundet med en leder, begynner partikler med en ladning å bevege seg, og det dannes en elektrisk strøm.
Kilder til elektrisk strøm: oppfinnelsen av den elektriske maskinen
Fram til midten av det syttende århundre tok det mye arbeid å få en elektrisk strøm. Samtidig vokste antallet forskere som håndterte dette problemet. Og her oppfant Otto von Guericke verdens første elbil. I et av forsøkene med svovel smeltet det inni en hul ballkule, herdet og brakk glasset. Guericke styrket ballen slik at den kunne vri. Roterende og presset et skinnstykke fikk han en gnist. Denne friksjonen forenklet markant den kortsiktige produksjonen av elektrisitet. Men vanskeligere problemer ble løst bare med videreutvikling av vitenskapen.
Problemet var at anklagene fra Guericke raskt forsvant. For å øke varigheten på ladningen ble kroppene plassert i lukkede kar (glassflasker), og vann med en spiker fungerte som et elektrifisert materiale. Eksperimentet ble optimalisert da flasken ble belagt på begge sider med et ledende materiale (for eksempel folieark). Som et resultat innså de at det var mulig å gjøre uten vann.
Froskebein som en aktuell kilde
En annen måte å generere strøm ble først oppdaget av Luigi Galvani. Som biolog jobbet han på et laboratorium hvor han eksperimenterte med elektrisitet. Han så hvordan en død froskens fot trekte seg sammen da den ble begeistret av en gnist fra en bil. Men når den samme effekten ble oppnådd ved en tilfeldighet da forskeren berørte den med en stål skalpell.
Han begynte å lete etter årsakene der den elektriske strømmen kom fra. Kildene til elektrisk strøm, ifølge den endelige konklusjonen, var i froskens vev.
En annen italiensk, Alessandro Volto, beviste svikt i den "frosken" karakter av forekomsten av strøm. Det ble bemerket at den største strømmen oppsto da kobber og sink ble tilsatt til svovelsyreoppløsningen. Denne kombinasjonen kalles et galvanisk eller kjemisk element.
Men bruken av et slikt verktøy for å få EMF ville være for kostbart. Derfor jobbet forskere på en annen, mekanisk metode for å produsere elektrisk energi.
Hvordan ordnes en vanlig generator?
På begynnelsen av det nittende århundre G.Kh. Oersted oppdaget at når en strøm gikk gjennom en leder, oppsto et felt med magnetisk opprinnelse. Litt senere oppdaget Faraday at når man krysser kraftlinjene i dette feltet, induseres en EMF i lederen, noe som forårsaker en strøm. EMF varierer avhengig av bevegelseshastighet og lederne selv, så vel som feltstyrken. Når du krysset hundre millioner kraftlinjer per sekund, ble den induserte EMF lik en volt. Det er tydelig at manuell ledelse i magnetfelt ikke er i stand til å gi en stor elektrisk strøm. Kilder til elektrisk strøm av denne typen har vist seg mye mer effektivt ved å vikle ledninger på en stor spole eller ved å produsere den i form av en trommel. En spole ble montert på akselen mellom magneten og det roterende vannet eller dampen. En slik mekanisk strømkilde er iboende i konvensjonelle generatorer.
Stor Tesla
En strålende vitenskapsmann fra Serbia Nikola Tesla, etter å ha viet livet til strøm, gjorde mange funn som vi bruker i dag. Flerfaseelektriske maskiner, asynkroniske elektriske motorer, energioverføring gjennom flerfase vekselstrøm - dette er ikke hele listen over oppfinnelser fra den store forskeren.
Mange er sikre på at fenomenet i Sibir, kalt Tunguska-meteoritten, faktisk ble forårsaket nettopp av Tesla. Men antagelig er en av de mest mystiske oppfinnelsene en transformator som er i stand til å motta spenning opptil femten millioner volt. Uvanlig er både dens struktur og beregninger som ikke er tilgjengelige for kjente lover. Men i disse dager begynte de å utvikle en vakuumteknikk der det ikke var noen tvetydigheter. Derfor ble forskerens oppfinnelse glemt en stund.
Men i dag, med ankomsten av teoretisk fysikk, har interessen for hans arbeid fornyet interessen. Luften ble anerkjent som en gass, som alle lovene til gassmekanikk gjelder. Det var derfra at den store Tesla skaffet opp energi. Det er verdt å merke seg at eterteorien tidligere var veldig vanlig blant mange forskere. Det var først med ankomsten av SRT - Einsteins spesielle relativitetsteori, der han tilbakeviste eksistensen av eteren - at de ble glemt, selv om den generelle teorien som ble formulert senere ikke bestred ham som sådan.
Men for nå, la oss dvele mer detaljert om elektrisk strøm og enheter som er allestedsnærværende i dag.
Utvikling av tekniske enheter - nåværende kilder
Slike enheter brukes til å konvertere forskjellige energi til elektrisk energi. Til tross for at de fysiske og kjemiske metodene for å generere elektrisk energi ble oppdaget for lenge siden, ble de bare utbredt i andre halvdel av det tjuende århundre, da radioelektronikk begynte å utvikle seg raskt. De første fem galvaniske par etterfylles med ytterligere 25 typer. Og teoretisk kan galvaniske par være flere tusen, siden fri energi kan realiseres på ethvert oksydasjonsmiddel og reduksjonsmiddel.
Fysiske strømkilder
Fysiske strømkilder begynte å utvikle seg litt senere. Moderne teknologi stilte stadig strengere krav, og industrielle termo- og termioniske generatorer taklet de voksende oppgavene. Fysiske strømkilder er enheter der den termiske, elektromagnetiske, mekaniske og energien fra stråling og kjernefysisk forfall omdannes til elektrisk energi. I tillegg til det ovennevnte inkluderer de også elektrisk maskin, MHD-generatorer, samt ansatte for konvertering av solstråling og atomforfall.
For at den elektriske strømmen i lederen ikke skal forsvinne, er det nødvendig med en ekstern kilde for å opprettholde potensialforskjellen i endene av lederen. For dette brukes energikilder som har en viss elektromotorisk kraft for å skape og opprettholde en potensiell forskjell. EMF for en elektrisk strømkilde måles ved arbeidet som utføres under overføring av en positiv ladning gjennom hele den lukkede kretsen.
Motstanden inne i den gjeldende kilden preger kvantitativt den, bestemmer mengden energitap når den passerer gjennom kilden.
Kraft og effektivitet er lik forholdet mellom spenning i den eksterne elektriske kretsen til EMF.
Kjemiske strømkilder
Den kjemiske strømkilden i den elektriske kretsen til EMF er en enhet der energien fra kjemiske reaksjoner omdannes til elektrisk energi.
Det er basert på to elektroder: et negativt ladet reduksjonsmiddel og et positivt ladet oksidasjonsmiddel, som er i kontakt med elektrolytten. Mellom elektrodene er det en potensiell forskjell, EMF.
I moderne enheter brukes ofte:
- som reduksjonsmiddel, bly, kadmium, sink og andre;
- oksidasjonsmiddel - nikkelhydroksyd, blyoksyd, mangan og andre;
- elektrolytt - oppløsninger av syrer, alkalier eller salter.
Tørre elementer laget av sink og mangan er mye brukt. Ta et kar med sink (med en negativ elektrode). En positiv elektrode plasseres inne med en blanding av mangandioksid med karbon eller grafittpulver, noe som reduserer motstanden. Elektrolytten er lime fra ammoniakk, stivelse og andre komponenter.
Et surt blybatteri er ofte en sekundær kjemisk strømkilde i en elektrisk krets, som har høy effekt, stabil drift og lave kostnader. Batterier av denne typen brukes på en rekke områder. De foretrekkes ofte for startbatterier, noe som er spesielt verdifullt for biler der de vanligvis er monopolister.
Et annet vanlig batteri består av jern (anode), nikkeloksydhydrat (katode) og elektrolytt - en vandig løsning av kalium eller natrium. Det aktive materialet blir plassert i stålfornekletrør.
Bruken av denne arten har gått ned etter en brann på Edison-anlegget i 1914. Hvis vi sammenligner egenskapene til den første og andre type batterier, viser det seg imidlertid at driften av jern-nikkel kan være flere ganger lenger enn bly-syre.
AC og DC generatorer
Generatorer er enheter som er designet for å konvertere mekanisk energi til elektrisk energi.
Den enkleste likestrømsgeneratoren kan være representert i form av en lederamme, som ble plassert mellom magnetpolene, og endene ble koblet til isolerte halvringer (samler). For at enheten skal fungere, er det nødvendig å sikre rotasjon av rammen med samleren. Da vil en elektrisk strøm induseres i den, og endre retningen under påvirkning av magnetiske kraftlinjer. I den eksterne kretsen vil han gå i en enkelt retning. Det viser seg at samleren vil utbedre vekselstrømmen som genereres av rammen. For å oppnå jevn strøm er samleren laget av trettiseks eller flere plater, og lederen består av mange rammer i form av en ankervikling.
Vurder hva som er formålet med strømkilden i den elektriske kretsen. Vi finner ut hva andre strømkilder som finnes.
Elektrisk krets: elektrisk strøm, strømstyrke, strømkilde
En elektrisk krets består av en strømkilde, som sammen med andre objekter skaper en bane for strøm. Og begrepene EMF, strøm og spenning avslører de elektromagnetiske prosessene som foregår samtidig.
Den enkleste elektriske kretsen består av en strømkilde (batteri, galvanisk celle, generator osv.), Energiforbrukere (elektriske varmeovner, elektriske motorer, etc.), samt ledninger som forbinder terminalene til spenningskilden og forbrukeren.
Den elektriske kretsen har en intern (strømkilde) og eksterne (ledninger, brytere og effektbrytere, måleinstrumenter) deler.
Det vil fungere og ha en positiv verdi bare hvis en lukket krets er utstyrt. Eventuelt brudd får strømmen til å slutte å strømme.
En elektrisk krets består av en strømkilde i form av galvaniske celler, elektroakkumulatorer, elektromekaniske og termoelektriske generatorer, solceller, og så videre.
Elektriske mottakere er elektriske motorer som konverterer energi til mekaniske, belysnings- og varmeenheter, elektrolyseanlegg og så videre.
Hjelpeutstyr er enheter som tjener til å slå av og på, måleinstrumenter og beskyttelsesmekanismer.
Alle komponentene er delt inn i:
- aktiv (der den elektriske kretsen består av en EMF-strømkilde, elektriske motorer, batterier og så videre);
- passiv (som inkluderer elektriske mottakere og koblingsledninger).
Kjeden kan også være:
- lineær, der motstanden til et element alltid er preget av en rett linje;
- ikke-lineær, der motstanden avhenger av spenning eller strøm.
Her er den enkleste kretsen, der en strømkilde, en nøkkel, en elektrisk lampe, en reostat er inkludert i kretsen.
Til tross for den utbredte bruken av slike tekniske apparater, spesielt nylig, stiller folk stadig flere spørsmål om installasjon av alternative energikilder.
