Električni tok, viri električnega toka: definicija in bistvo

Iz fizike vsi vedo, da električni tok pomeni usmerjeno urejeno gibanje delcev, ki nosijo polnjenje. Da bi ga proizvedli, tvori električno polje v prevodniku. Enako je potrebno, da električni tok še dolgo obstaja.

• statična;
• kemični;
• mehansko;
• polprevodnik.

V vsakem od njih se opravi delo, kjer so ločeno napolnjeni delci ločeni, to pomeni, da se ustvari električno polje trenutnega vira. Ko so ločeni, se kopičijo pri polih, v mestih, kjer so povezani vodniki. Ko so poli povezani z vodnikom, se delci s polnilom začnejo premikati in nastaja električni tok.

Viri električnega toka: izum električnega stroja

Do sredine sedemnajstega stoletja, za pridobitev električnega toka, je bilo potrebno veliko truda. Hkrati se vse več znanstvenikov ukvarja s tem vprašanjem. In Otto von Guericke je izumil prvi električni avtomobil na svetu. V enem eksperimentu z žveplom, se je stopil v votlo stekleno kroglico, strdil in razbil steklo. Gerike je krepil žogo, tako da je lahko zvit. Vrtenje in stiskanje kosa usnja je dobil iskro. To trenje je občutno olajšalo kratkotrajni sprejem električne energije. Toda težje probleme so rešili samo z nadaljnjim razvojem znanosti.

Težava je bila, da so Gerica`s stroški hitro izginili. Za povečanje trajanja polnjenja so bila telesa nameščena v zaprtih posodah (steklenice) in voda z nohtom je delovala kot material, ki ga je bilo mogoče elektrizirati. Poskus je bil optimiziran, ko je bila steklenica na obeh straneh prekrita s prevodnim materialom (npr. Folije). Kot rezultat smo ugotovili, da lahko storimo brez vode.

Žabje noge kot vir toka

Luigi Galvani je najprej odkril še en način pridobivanja električne energije. Kot biolog je delal v laboratoriju, kjer je eksperimentiral z električno energijo. Videl je mrtvo žabico, ki je nogo stopila, ko ga je vzburila iskra iz avtomobila. Toda nekega dne je bil isti učinek dosežen naključno, ko se je znanstvenik dotaknil jeklenega skalpela.

Začel je iskati razloge za pojav električnega toka. Viri električnega toka, glede na njegov končni zaključek, so bili v tkivih žabe.

Še en italijanski Alessandro Volta je dokazal neskladnost "žabe" narave videza toka. Ugotovljeno je bilo, da se je največji tok pojavil, ko so v raztopino žveplove kisline dodali baker in cink. Ta kombinacija se imenuje galvanični ali kemični element.

Toda uporaba takega orodja za proizvodnjo EMF bi bila predrago. Zato so znanstveniki delali na drugem, mehanskem načinu pridobivanja električne energije.

Kako je urejen konvencionalni generator?

V začetku devetnajstega stoletja G.Kh. Oersted je ugotovil, da se je kot tok skozi vodnik pojavil polje magnetnega izvora. Malo kasneje je Faraday ugotovil, da se pri prečkanju sil na tem področju v prevodnik sproži EMF, kar povzroči tok. EMF je odvisen od hitrosti gibanja in samih prevodnikov ter od poljske jakosti. Na prehodu sto milijonov vrstic sile na sekundo je indukcijski EMF postal en Volt. Jasno je, da ročno vodenje v magnetnem polju ne more povzročiti velikega električnega toka. Viri električnega toka te vrste so se pokazali veliko bolj učinkovito z navijanjem žice na veliki tuljavi ali izdelavo v obliki bobna. Tuljava je bila nameščena na gredi med magnetom in vrtljivo vodo ali paro. Takšen mehanski tokovni vir je značilen za konvencionalne generatorje.

Velika Tesla

Inovativni znanstvenik iz Srbije Nikola Tesla, ki je svoje življenje posvetil električni energiji, je naredil veliko odkritij, ki jih danes uporabljamo. Večfazni električni stroji, asinhroni električni motorji, prenos energije preko večfaznega izmeničnega toka - to ni celoten seznam izumov velikega znanstvenika.

Mnogi so prepričani, da je pojav v Sibiriji, imenovan Tunguski meteorit, dejansko povzročil Teslo. Toda verjetno je eden od najbolj enigmatičnih izumov transformator, ki lahko dobi napetost do petnajst milijonov voltov. Nenavadno je njena naprava in izračuni, ki niso pravno znani. Toda v teh dneh so začeli razvijati vakuumsko tehnologijo, v kateri ni bilo dvoumnosti. Zato je izum znanstvenika za čas pozabljen.

Toda danes, s prihodom teoretične fizike, je njegovo delo ponovno obnavljalo zanimanje. Eter je bil priznan kot plin, za katerega veljajo vsi zakoni mehanike plinov. Od tod je velika Tesla narisala energijo. Omeniti velja, da je bila eterična teorija v preteklosti zelo pogosta med mnogimi znanstveniki. Šele z nastankom STR - posebna teorija relativnosti Einsteina, v kateri je zavračal obstoj etra - je pozabljen, čeprav kasnejša splošna teorija tega ni izpodbijala kot taka.

Ampak za zdaj, bolj podrobno preberite o električnem tokovu in napravah, ki so danes povsod navidezne.

Razvoj tehničnih naprav - tekoči viri

Takšne naprave služijo za pretvorbo različnih energij v električno energijo. Kljub dejstvu, da so fizikalne in kemične metode pridobivanja električne energije že dolgo odkrili, so se povsod razširile šele od druge polovice dvajsetega stoletja, ko se je radijska elektronika hitro razvijala. Prvih pet galvanskih parov je bilo dopolnjenih s 25 tipi. Teoretično lahko galvanski pari štejejo več tisoč, saj lahko prosto energijo uresničimo na katerem koli oksidantu in reducentju.

Fizični viri toka

Fizični viri toka so se začeli razvijati malo kasneje. Sodobna tehnologija je zahtevala vse strožje zahteve, industrijski termo- in termični generatorji pa so se uspešno soočali z rastočimi nalogami. Fizični viri toka so naprave, kjer se termična, elektromagnetna, mehanska in energija sevalnega sevanja in jedrskega razpada pretvorijo v električno energijo. Poleg zgoraj navedenega so vključeni tudi električni generatorji MHD in zaposleni za pretvorbo sončnega sevanja in atomskega razpada.

Da električni tok v prevodniku ne izgine, je potreben zunanji vir, da se ohrani potencialna razlika na koncih prevodnika. Da bi to naredili, obstajajo viri energije, ki imajo nekaj elektromotorna sila ustvariti in ohraniti potencialno razliko. EMF viru električnega toka se izmeri z delom, izvedenim pri prenosu polnitve preko celotnega zaprtega vezja.

Odpornost znotraj trenutnega vira ga kvantitativno karakterizira, pri čemer določi količino izgube energije, ko prehaja skozi vir.

Moč in učinkovitost sta enaka razmerju napetosti v zunanjem električnem tokokrogu z EMF.

Kemični viri toka

Kemični tokovni vir v električnem vezju elektromagnetnega polja je naprava, kjer se energija kemičnih reakcij pretvori v električne reakcije.

Temelji na dveh elektrodah: negativno nabitem reduktantu in pozitivno nabitem oksidantju, ki se dotika elektrolita. Med elektrodami obstaja potencialna razlika, EMF.

V sodobnih napravah se pogosto uporabljajo:

• kot redukcijsko sredstvo - svinec, kadmij, cink in drugi;
• oksidant - nikelj-hidroksid, svinčev oksid, mangan in drugi;
• elektrolit - raztopine kislin, alkalij ali soli.

Široko uporabljajo suhe elemente iz cinka in mangana. Vzemite posodo cinka (z negativno elektrodo). V notranjosti postavite pozitivno elektrodo z mešanico manganovega dioksida s premogom ali grafitnim prahom, ki zmanjša odpornost. Elektrolit je pasta amonijaka, škroba in drugih sestavin.

Kislinski svinčev akumulator je najpogosteje sekundarni kemični tokovni vir v električnem tokokrogu, ki ima visoko moč, stalno deluje in ima nizek strošek. Takšne baterije se uporabljajo na različnih področjih. Pogosto so prednostni za zagonske baterije, ki so še posebej dragocene za avtomobile, kjer so ponavadi monopolisti.

Druga skupna baterija je sestavljena iz železa (anoda), nikljevega oksida (katoda) hidrata in elektrolita - vodne raztopine kalija ali natrija. Aktivni material je nameščen v jeklenih nikljanih cevi.

Uporaba te vrste se je zmanjšala po požaru v obratu Edison leta 1914. Vendar, če primerjamo lastnosti prvega in drugega tipa baterij, se izkaže, da je delovanje železovega niklja večkrat daljše od svinčeve kisline.

Izmenični tokovni in izmenični tokovni generatorji

Generatorji so naprave, katerih namen je pretvorba mehanske energije v električno energijo.

Najbolj preprosto generator enosmernega toka lahko predstavljamo kot okvir prevodnika, ki je nameščen med magnetnimi polovi, konci pa so povezani z izoliranimi polji (zbiralnik). Da bi napravo delovala, je potrebno zagotoviti, da se okrov s kolektorjem vrti. Potem bo to povzročil električni tok, ki spreminja svojo smer pod vplivom magnetnih linij sile. V zunanji verigi bo šel v eno smer. Izkazalo se je, da bo zbiralnik poravnal izmenični tok, ki ga proizvaja okvir. Za dosego konstantnega toka je zbiralnik sestavljen iz trideset šestih plošč in več, prevodnik pa je sestavljen iz množice okvirjev v obliki navitja armature.

Razmislite o namenu trenutnega vira v električnem krogu. Ugotovili bomo, kateri drugi viri toka obstajajo.

Električna veriga: električna trenutni, trenutni, trenutni vir

Električno vezje je sestavljeno iz tokovnega vira, ki skupaj z drugimi predmeti ustvari pot za tok. In koncepti EMF, toka in napetosti razkrivajo elektromagnetne procese, ki potekajo istočasno.

Najbolj preprosta električno vezje sestoji iz tokovnega vira (baterije, generatorji elektrokemično celico, in tako naprej), porabnikov energije (električni grelniki, električni motorji in drugi) in žicami povezovalnih priključkov virom napetosti in potrošniku.

Električno vezje ima notranje (električni vir energije) in zunanje (žice, stikala in nožna stikala, merilni instrumenti).

Deloval bo in ima pozitivno vrednost samo, če je zagotovljeno zaprto vezje. Vsak prelom povzroči, da se tok ustavi.

Električni tokokrog je sestavljen iz tokovnega vira v obliki galvanskih celic, elektroakumulatorjev, elektromehanskih in termoelektrični generatorji, fotocelice in tako naprej.

Električni sprejemniki so električni motorji, ki pretvarjajo energijo v mehanske, svetlobne in ogrevalne naprave, elektrolizne naprave itd.

Pomožna oprema so aparati za vklapljanje in izklapljanje, merilne naprave in zaščitne mehanizme.

Vse komponente so razdeljene na:

• aktivni (pri čemer je električno vezje sestavljeno iz vira električnega toka, električnih motorjev, baterij itd.);
• Pasivni (ki vključujejo električne sprejemnike in priključne napeljave).

Veriga je lahko tudi:

• linearna, kjer je odpornost elementa vedno označena z ravno črto;
• Nelinearna, kjer je upor odvisen od napetosti ali toka.

Tukaj je najpreprostejša shema, kjer so v tokokrogu vključeni vir toka, ključa, električna sijalka, reostat.

Kljub razširjeni uporabi teh tehničnih naprav, zlasti v zadnjih letih, so ljudje vedno več vprašanj o nameščanju alternativnih virov energije.

Raznolikost električnih virov

Kateri viri električnega toka še vedno obstajajo? To ni le sonce, veter, zemlja in plima. So že postali uradni alternativni viri električne energije.

Moram reči, da obstaja veliko alternativnih virov. Niso pogosti, ker še niso praktični in priročni. Toda, kdo ve, morda bo prihodnost šele za njimi.

Torej, električno energijo lahko dobimo iz slane vode. Na Norveškem je že ustanovljena elektrarna, ki uporablja to tehnologijo.

Električne postaje lahko delujejo tudi na gorivne celice s trdnim oksidnim elektrolitom.

Znani so piezoelektrični generatorji, za katere je znano, da sprejemajo energijo zaradi kinetične energije (s to tehnologijo že obstajajo pešpoti, ležeči policisti, turbine in celo plesna tla).

Obstajajo tudi nano-generatorji, katerih namen je pretvoriti energijo v človeško telo v električno energijo.

In kaj je z algami, ki so hiše ogreti, nogometni meči, ki ustvarjajo električno energijo, kolesa, ki lahko zaračunavajo pripomočke in celo fino sesekljan papir, ki se uporablja kot vir toka?

Veliki obeti seveda spadajo v razvoj vulkanske energije.

Vse to je današnja stvarnost, na kateri delajo znanstveniki. Možno je, da bodo nekateri od njih kmalu postali povsem znan prizor, kot je električna energija v domovih danes.

Ali pa bo morda nekdo razkril skrivnosti znanstvenika Nikole Tesle, in človeštvo bo lahko zlahka dobivalo električno energijo iz zraka?