Fra fysikforløbet ved alle, at elektrisk strøm betyder rettet ordnet bevægelse af partikler, der bærer en ladning. For at opnå det dannes et elektrisk felt i lederen. Det samme er nødvendigt for at den elektriske strøm fortsætter med at eksistere i lang tid.
Kilder til elektrisk strøm kan være:
- statisk;
- kemisk;
- mekanisk;
- halvleder.
I hver af dem udføres arbejde, hvor adskilt ladede partikler adskilles, dvs. at der oprettes et elektrisk felt i den aktuelle kilde. Adskilt akkumuleres de ved polerne på de steder, hvor lederne er forbundet. Når polerne er forbundet med en leder, begynder partikler med en ladning at bevæge sig, og der dannes en elektrisk strøm.
Kilder til elektrisk strøm: opfindelsen af den elektriske maskine
Indtil midten af det syttende århundrede krævede det en stor indsats for at få en elektrisk strøm. Samtidig voksede antallet af videnskabsfolk, der beskæftiger sig med dette spørgsmål. Og her opfandt Otto von Guericke verdens første elbil. I en af forsøgene med svovl, smeltede den inde i en hul kugle af glas, hærdet og brækkede glasset. Guericke styrkede bolden, så den kunne sno sig. Ved at dreje det og trykke på et stykke læder modtog han en gnist. Denne friktion lettede markant den kortvarige produktion af elektricitet. Men vanskeligere problemer blev kun løst med den videre udvikling af videnskaben.
Problemet var, at Guerickes anklager hurtigt forsvandt. For at øge ladningens varighed blev kropperne anbragt i lukkede kar (glasflasker), og vand med en søm fungerede som et elektrificeret materiale. Eksperimentet blev optimeret, når flasken blev coatet på begge sider med et ledende materiale (for eksempel folieplader). Som et resultat forstod de, at det var muligt at undvære vand.
Frøben som en aktuel kilde
En anden måde at generere elektricitet blev først opdaget af Luigi Galvani. Som biolog arbejdede han på et laboratorium, hvor han eksperimenterede med elektricitet. Han så, hvordan en død frøsfod trang sammen, da den blev begejstret af en gnist fra en bil. Men når den samme effekt opnåedes ved et uheld, da videnskabsmanden rørte ved den med en stålskalpel.
Han begyndte at kigge efter grundene til, hvor den elektriske strøm kom fra. Kilderne til elektrisk strøm var, ifølge dens endelige konklusion, i frøens væv.
En anden italienske, Alessandro Volto, beviste mislykket "frø" karakter af forekomsten af strøm. Det blev bemærket, at den største strøm opstod, når kobber og zink blev tilsat svovlsyreopløsningen. Denne kombination kaldes et galvanisk eller kemisk element.
Men brugen af et sådant værktøj til at få EMF ville være for dyrt. Derfor arbejdede forskere på en anden, mekanisk metode til produktion af elektrisk energi.
Hvordan arrangeres en almindelig generator?
I begyndelsen af det 19. århundrede G.Kh. Oersted opdagede, at når en strøm passerede gennem en leder, opstod et felt med magnetisk oprindelse. Lidt senere opdagede Faraday, at når man krydser dette felt's kraftlinjer, induceres en EMF i lederen, hvilket forårsager en strøm. EMF varierer afhængigt af bevægelseshastigheden og lederne selv, såvel som af feltstyrken. Når man krydsede hundrede millioner kraftledninger pr. Sekund, blev den inducerede EMF lig med en Volt. Det er tydeligt, at manuel ledning i et magnetfelt ikke er i stand til at give en stor elektrisk strøm. Kilder til elektrisk strøm af denne art har vist sig meget mere effektivt ved at vikle ledninger på en stor spole eller ved at fremstille den i form af en tromle. En spole blev monteret på akslen mellem magneten og det roterende vand eller damp. En sådan mekanisk strømkilde er iboende i konventionelle generatorer.
Store Tesla
En strålende videnskabsmand fra Serbien Nikola Tesla, der har viet sit liv til elektricitet, gjorde mange opdagelser, som vi bruger i dag. Flerfaseelektriske maskiner, asynkrone elektriske motorer, energioverførsel gennem flerfase vekselstrøm - dette er ikke hele listen over opfindelser fra den store videnskabsmand.
Mange er sikre på, at fænomenet i Sibirien, kaldet Tunguska-meteoritten, faktisk blev forårsaget netop af Tesla. Men sandsynligvis er en af de mest mystiske opfindelser en transformer, der er i stand til at modtage spænding op til femten millioner volt. Usædvanligt er både dets struktur og beregninger, der ikke er tilgængelige for kendte love. Men i disse dage begyndte de at udvikle en vakuumteknik, hvor der ikke var tvetydigheder. Derfor blev videnskabsmandens opfindelse glemt i et stykke tid.
Men i dag, med fremkomsten af teoretisk fysik, har interessen for hans arbejde fornyet interessen. Luften blev anerkendt som en gas, som alle lovgivninger om gasmekanik gælder for. Det var derfra, at den store Tesla hentede energi. Det er værd at bemærke, at etherteorien tidligere var meget almindelig blandt mange forskere. Det var kun med ankomsten af SRT - Einsteins specielle relativitetsteori, hvor han tilbageviste eksistensen af ether - at de blev glemt, selvom den generelle teori, der blev formuleret senere, ikke bestred ham som sådan.
Men nu, lad os dvæle mere detaljeret omkring elektrisk strøm og enheder, der er allestedsnærværende i dag.
Udvikling af tekniske enheder - aktuelle kilder
Sådanne anordninger bruges til at konvertere forskellige energi til elektrisk energi. På trods af at de fysiske og kemiske metoder til generering af elektrisk energi blev opdaget for længe siden, blev de allestedsnærværende i anden halvdel af det tyvende århundrede, da radioelektronik begyndte at udvikle sig hurtigt. De første fem galvaniske par blev fyldt op med yderligere 25 typer. Og teoretisk kan galvaniske par være flere tusinde, da fri energi kan realiseres på ethvert oxidationsmiddel og reduktionsmiddel.
Fysiske strømkilder
Fysiske strømkilder begyndte at udvikle sig lidt senere. Moderne teknologi stiller stadig strengere krav, og industrielle termo- og termiongeneratorer takler de voksende opgaver med succes. Fysiske strømkilder er enheder, hvor den termiske, elektromagnetiske, mekaniske og energi fra stråling og nukleart henfald omdannes til elektrisk energi. Ud over ovenstående inkluderer de også elektrisk maskine, MHD-generatorer samt ansatte til konvertering af solstråling og atomforfald.
For at den elektriske strøm i lederen ikke skal forsvinde, er der behov for en ekstern kilde for at opretholde den potentielle forskel ved lederens ender. Til dette bruges energikilder, der har en vis elektromotorisk kraft til at skabe og opretholde en potentialeforskel. EMF for en elektrisk strømkilde måles ved det arbejde, der udføres under overførslen af en positiv ladning gennem hele det lukkede kredsløb.
Modstanden inde i den aktuelle kilde karakteriserer den kvantitativt og bestemmer mængden af energitab, når den passerer gennem kilden.
Effekt og effektivitet er lig med forholdet mellem spænding i det eksterne elektriske kredsløb og EMF.
Kemiske strømkilder
Den kemiske strømkilde i EMF's elektriske kredsløb er en enhed, hvor energien fra kemiske reaktioner omdannes til elektrisk energi.
Det er baseret på to elektroder: et negativt ladet reduktionsmiddel og et positivt ladet oxidationsmiddel, som er i kontakt med elektrolytten. Mellem elektroderne er der en potentiel forskel, EMF.
I moderne enheder bruges ofte:
- som reduktionsmiddel, bly, cadmium, zink og andre;
- oxidationsmiddel - nikkelhydroxid, blyoxid, mangan og andre;
- elektrolyt - opløsninger af syrer, alkalier eller salte.
Tørre elementer lavet af zink og mangan bruges i vid udstrækning. Tag et kar med zink (med en negativ elektrode). En positiv elektrode anbringes inde med en blanding af mangandioxid med kulstof- eller grafitpulver, hvilket reducerer modstanden. Elektrolytten er pasta fra ammoniak, stivelse og andre komponenter.
Et syre blybatteri er ofte en sekundær kemisk strømkilde i et elektrisk kredsløb, der har høj effekt, stabil drift og lave omkostninger. Batterier af denne art bruges i forskellige områder. De foretrækkes ofte til startbatterier, som især er værdifulde for biler, hvor de generelt er monopolister.
Et andet almindeligt batteri består af jern (anode), nikkeloxidhydrat (katode) og elektrolyt - en vandig opløsning af kalium eller natrium. Det aktive materiale anbringes i stålforniklede rør.
Brugen af denne art er faldet efter en brand i Edison-anlægget i 1914. Men hvis vi sammenligner egenskaberne ved den første og anden type batterier, viser det sig, at driften af jern-nikkel kan være flere gange længere end bly-syre.
AC og DC generatorer
Generatorer er enheder, der er designet til at konvertere mekanisk energi til elektrisk energi.
Den enkleste jævnstrømsgenerator kan repræsenteres i form af en lederramme, der blev placeret mellem magnetpolerne, og enderne var forbundet til isolerede halvringe (samler). For at enheden skal fungere, er det nødvendigt at sikre rotation af rammen med samleren. Derefter induceres en elektrisk strøm i den, der ændrer dens retning under påvirkning af magnetiske kraftledninger. I det eksterne kredsløb går han i en enkelt retning. Det viser sig, at samleren vil rette op på vekselstrømmen, der genereres af rammen. For at opnå jævnstrøm er samleren lavet af seks og tredive plader, og lederen består af mange rammer i form af en ankervikling.
Overvej hvad formålet med den aktuelle kilde i kredsløbet er. Vi finder ud af, hvilke andre aktuelle kilder der findes.
Elektrisk kredsløb: elektrisk strøm, strømstyrke, strømkilde
Et elektrisk kredsløb består af en strømkilde, der sammen med andre objekter skaber en sti til strøm. Og begreberne EMF, strøm og spænding afslører de elektromagnetiske processer, der finder sted på samme tid.
Det enkleste elektriske kredsløb består af en strømkilde (batteri, galvanisk celle, generator osv.), Energiforbrugere (elektriske opvarmere, elektriske motorer osv.) Samt ledninger, der forbinder spændingskildens og forbrugerens terminaler.
Det elektriske kredsløb har en intern (strømkilde) og eksterne (ledninger, afbrydere og afbrydere, måleinstrumenter) dele.
Det fungerer kun og har en positiv værdi, hvis der er et lukket kredsløb. Enhver brud får strømmen til at ophøre med at strømme.
Det elektriske kredsløb består af en strømkilde i form af galvaniske celler, elektroakkumulatorer, elektromekaniske og termoelektriske generatorer, fotoceller og så videre.
De elektriske modtagere er elektriske motorer, der omdanner energi til mekaniske, belysnings- og opvarmningsanordninger, elektrolyseanlæg og så videre.
Hjælpeudstyr er enheder, der tjener til at tænde og slukke, måleinstrumenter og beskyttelsesmekanismer.
Alle komponenter er opdelt i:
- aktiv (hvor det elektriske kredsløb består af en EMF-strømkilde, elektriske motorer, batterier osv.);
- passiv (som inkluderer elektriske modtagere og forbindelsesledninger).
Kæden kan også være:
- lineær, hvor modstanden af et element altid er kendetegnet ved en lige linje;
- ikke-lineær, hvor modstanden afhænger af spænding eller strøm.
Her er det enkleste kredsløb, hvor en strømkilde, en nøgle, en elektrisk lampe, en reostat er inkluderet i kredsløbet.
På trods af den udbredte brug af sådanne tekniske enheder, især for nylig, stiller folk i stigende grad spørgsmål om installation af alternative energikilder.
