A fizika kezdetétől mindenki tudja, hogy az elektromos áram egy töltéssel rendelkező részecskék irányított mozgatását jelenti. Ennek előállításához elektromos mező alakul ki a vezetőben. Ugyanez szükséges ahhoz, hogy az elektromos áram hosszú ideig fennmaradjon.
Az elektromos áram forrásai lehetnek:
- statikus;
- kémiai;
- mechanikus;
- félvezető.
Mindegyikben olyan munkát végeznek, ahol eltérően töltött részecskék vannak elválasztva, vagyis létrejön az áramforrás elektromos tere. Elkülönítve a pólusokon, a vezetők csatlakoztatásának helyein halmozódnak fel. Amikor a pólusokat egy vezető köti össze, a töltéssel rendelkező részecskék mozogni kezdenek, és villamos áram képződik.
Elektromos áram forrásai: az elektromos gép találmánya
A tizenhetedik század közepéig sok erőfeszítést igényelt az elektromos áram megszerzése. Ugyanakkor növekedett a kérdéssel foglalkozó tudósok száma. És itt Otto von Guericke találta fel a világ első elektromos autóját. Az egyik kénnel végzett kísérlet során az üreges üveggömb belsejében megolvadt, megszilárdult és eltörte az üveget. Guericke úgy erősítette meg a labdát, hogy csavarodjon. Forgatva és megnyomva egy darab bőrt, szikrát kapott. Ez a súrlódás jelentősen megkönnyítette a rövid távú villamosenergia-termelést. A nehezebb problémákat azonban csak a tudomány továbbfejlesztésével oldották meg.
A probléma az volt, hogy Guericke vádjai gyorsan eltűntek. A töltés időtartamának növelése érdekében a testeket zárt edényekbe (üvegpalackokba) helyezték, és a körmével ellátott víz elektromos anyagként működött. A kísérletet akkor optimalizálták, amikor a palackot mindkét oldalán vezető anyaggal (például fólialemezekkel) borították. Ennek eredményeként rájöttek, hogy víz nélkül is lehetséges.
Béka lábak mint aktuális forrás
Az elektromos áram előállításának egy másik módját először Luigi Galvani fedezte fel. Biológusként egy laboratóriumban dolgozott, ahol elektromos árammal kísérletezett. Látta, hogyan húzódott egy holt béka lába, amikor egy autóból származó szikra izgatotta. De egyszer ugyanolyan hatás érkezett véletlenül, amikor a tudós acél szikével megérintette.
Elkezdett keresni azokat az okokat, amelyekből az elektromos áram származik. Az elektromos áram forrása a végső következtetés szerint a béka szövetében volt.
Egy másik olasz, Alessandro Volto bizonyította az áram előfordulásának "béka" jellegének kudarcát. Megjegyezték, hogy a legnagyobb áram akkor fordul elő, amikor a réz és a cink hozzáadódik a kénsav oldathoz. Ezt a kombinációt galván vagy kémiai elemnek nevezik.
De egy ilyen eszköz használata az EML előállításához túl költséges lenne. Ezért a tudósok az elektromos energia előállításának egy másik, mechanikus módszerén dolgoztak.
Hogyan van rendszeres generátor?
A tizenkilencedik század elején G.Kh. Oersted felfedezte, hogy amikor egy áram áthalad a vezetőn, a mágneses eredetű mező felbukkan. Kicsit később Faraday felfedezte, hogy a mező erővonalainak átlépésekor az EMF indukálódik a vezetőben, ami áramot okoz. Az EMF a mozgás sebességétől és a vezetőktől, valamint a térerősségtől függően változik. Másodpercenként százmillió távvezeték átlépésekor az indukált EMF megegyezik egy Volt-tal. Nyilvánvaló, hogy a kézi viselkedés a mágneses mezőben nem képes nagy elektromos áramot biztosítani. Az ilyen típusú elektromos áramforrások sokkal hatékonyabban mutatták meg magukat úgy, hogy huzalokat tekercselnek egy nagy tekercsre, vagy dob formájában előállítják. A tengelyre tekercset szereltek a mágnes és a forgó víz vagy gőz között. Egy ilyen mechanikus áramforrás a hagyományos generátorokban rejlik.
Nagy Tesla
Nikola Tesla, a szerbiai ragyogó tudós, miután életét az elektromosságnak szentelte, számos felfedezést végzett, amelyeket ma használunk. Többfázisú elektromos gépek, aszinkron villamos motorok, az energiaátvitel többfázisú váltakozó áramon keresztül - ez nem a teljes tudósító találmányainak teljes listája.
Sokan biztosak abban, hogy a szibériai Tunguska meteoritnak nevezett jelenséget valójában Tesla okozta. De valószínűleg az egyik leginkább titokzatos találmány egy olyan transzformátor, amely akár tizenöt millió voltos feszültséget képes felvenni. Szokatlan a szerkezete és a számítások, amelyek nem alkalmazhatók az ismert törvényekre. De azokban a napokban kezdtek olyan vákuumtechnikát fejleszteni, amelyben nem voltak kétértelműek. Ezért a tudós találmányát egy darabig elfelejtették.
De ma, az elméleti fizika megjelenésével, érdeklődése megújult a munkája iránt. A levegőt gázként elismerték, amelyre a gázszerelő minden törvényét alkalmazni kell. Innentől kezdve a nagy Tesla felszívta az energiát. Érdemes megjegyezni, hogy az éterelmélet a múltban nagyon gyakori volt sok tudós körében. Csak az SRT megjelenésével - Einstein speciális relativitáselméletével, amelyben megcáfolta az éter létezését - elfelejtették őket, bár a később megfogalmazott általános elmélet nem vitatta őt mint ilyen.
De most nézzünk részletesebben az elektromos áramra és az eszközökre, amelyek ma mindenütt jelen vannak.
Technikai eszközök fejlesztése - jelenlegi források
Az ilyen eszközöket arra használják, hogy különféle energiákat elektromos energiává alakítsanak. Annak ellenére, hogy a villamos energia előállításának fizikai és kémiai módszereit már régen felfedezték, csak a huszadik század második felében, amikor a rádióelektronika gyorsan fejlődni kezdett, elterjedté váltak. Az első öt galvanikus pár további 25 típusval lett kiegészítve. És elméletileg a galván pár lehet több ezer, mivel bármilyen oxidáló és redukálószernél szabad energia realizálható.
Fizikai áramforrások
A fizikai áramforrások egy kicsit később kezdtek fejlődni. A modern technológia egyre szigorúbb követelményeket támaszt, és az ipari hő- és hőionikus generátorok sikeresen megbirkóznak a növekvő feladatokkal. A fizikai áramforrások olyan eszközök, amelyekben a sugárzás és a nukleáris bomlás hő-, elektromágneses, mechanikai és energiája elektromos energiává alakul. A fentieken kívül elektromos gépeket, MHD-generátorokat, valamint a napsugárzás és az atomi bomlás átalakítását végző alkalmazottakat is tartalmaznak.
Annak érdekében, hogy a vezető villamos ára nem tűnik el, külső forrásra van szükség a vezető végén lévő potenciálkülönbség fenntartásához. Ehhez olyan energiaforrásokat használnak, amelyeknek bizonyos elektromotoros erőik vannak a potenciálkülönbség létrehozására és fenntartására. Az elektromos áramforrás EMF-jét a pozitív töltés átadása során a teljes zárt körben elvégzett munkával mérik.
Az áramforráson belüli ellenállás mennyiségileg jellemzi azt, meghatározva az energiaveszteséget a forráson áthaladva.
A teljesítmény és a hatékonyság megegyezik a külső elektromos áramkör feszültségének az EMF-hez viszonyított arányával.
Kémiai áramforrások
Az EMF elektromos áramkörében a kémiai áramforrás olyan eszköz, amelyben a kémiai reakciók energiája elektromos energiává alakul.
Két elektródán alapul: egy negatív töltésű redukálószer és egy pozitív töltésű oxidálószer, amelyek érintkezésbe kerülnek az elektrolittal. Az elektródok között potenciális különbség van, EMF.
A modern eszközökben gyakran használják:
- redukálószerként ólom, kadmium, cink és mások;
- oxidálószer - nikkel-hidroxid, ólom-oxid, mangán és mások;
- elektrolit - savak, lúgok vagy sók oldatai.
Cinkből és mangánból készült száraz elemeket széles körben használnak. Vegyen egy edényt cinkből (negatív elektróddal). Pozitív elektródot helyeznek el belsejében mangán-dioxid szén vagy grafit por keverékével, amely csökkenti az ellenállást. Az elektrolit paszta ammóniából, keményítőből és más komponensekből.
A savas ólom akkumulátor leggyakrabban egy elektromos áramkör másodlagos kémiai áramforrása, amely nagy teljesítményű, stabil működést és alacsony költségeket jelent. Az ilyen típusú elemeket különféle területeken használják. Gyakran előnyben részesítik az indítóelemeket, amelyek különösen értékesek az olyan autók esetében, ahol általában monopolisták.
Egy másik általános elem vasból (anód), nikkel-oxid-hidrátból (katód) és elektrolitból áll - kálium vagy nátrium vizes oldatából. Az aktív anyagot acél-nikkelezett csövekbe helyezik.
Ennek a fajnak a felhasználása csökkent az 1914-es edisoni üzemben történt tüzet követően. Ha összehasonlítjuk az első és a második típusú akkumulátor jellemzőit, kiderül, hogy a vas-nikkel működése többször is hosszabb lehet, mint az ólom-sav.
AC és DC generátorok
A generátorok olyan eszközök, amelyeket arra terveztek, hogy a mechanikus energiát elektromos energiává alakítsák.
A legegyszerűbb egyenáramú generátort egy vezetőkeret formájában lehet ábrázolni, amelyet a mágneses pólusok között helyeztek el, és a végeket szigetelt félgyűrűkhöz (kollektorhoz) kötik. Az eszköz működéséhez biztosítani kell a keret forgását a kollektorral. Ezután elektromos áram indukálódik benne, mágneses erővonalak hatására megváltoztatva az irányát. A külső áramkörben egyetlen irányba megy. Kiderült, hogy a kollektor korrigálja a keret által generált váltakozó áramot. Az egyenáram elérése érdekében a kollektor harminchat vagy több lemezből készül, és a vezető sok keretből áll, armatúra tekercs formájában.
Vegye figyelembe, hogy mi az áramforrás célja az elektromos áramkörben. Megtudjuk, milyen egyéb áramforrások léteznek.
Elektromos áramkör: elektromos áram, áramerősség, áramforrás
Az elektromos áramkör egy áramforrásból áll, amely más tárgyakkal együtt útvonalat hoz létre az áramhoz. Az EML, az áram és a feszültség fogalma feltárja az egyidejűleg zajló elektromágneses folyamatokat.
A legegyszerűbb elektromos áram egy áramforrásból (elem, galvanikus elem, generátor stb.), Energiafogyasztókból (elektromos fűtőberendezések, elektromos motorok stb.), Valamint a feszültségforrás és a fogyasztó csatlakozóit összekötő vezetékekből áll.
Az elektromos áramkörnek belső (áramforrás) és külső (vezetékek, kapcsolók és megszakítók, mérőműszerek) részei vannak.
Csak akkor működik és pozitív értékkel rendelkezik, ha zárt áramkört biztosít. Bármely törés miatt az áram folyik.
Az elektromos áramkör áramforrásból áll, galvanikus cellák, elektroakkumulátorok, elektromechanikus és termoelektromos generátorok, napelemek stb. Formájában.
Az elektromos vevőkészülékek olyan elektromos motorok, amelyek energiát mechanikai, világítási és fűtőberendezésekké, elektrolízis berendezésekké alakítják át stb.
A kiegészítő berendezések olyan eszközök, amelyek be- és kikapcsolnak, mérőműszerek és védő mechanizmusok.
Az összes alkotóelem fel van osztva:
- aktív (ha az elektromos áramkör EMF áramforrásból, villamos motorokból, elemekből és így tovább);
- passzív (beleértve az elektromos vevőket és az összekötő vezetékeket).
A lánc lehet:
- lineáris, ahol egy elem ellenállását mindig egyenes vonal jellemzi;
- nemlineáris, ahol az ellenállás feszültségtől vagy áramtól függ.
Itt van a legegyszerűbb áramkör, ahol egy áramforrás, egy kulcs, egy elektromos lámpa és egy reostata van beépítve az áramkörbe.
Az ilyen műszaki eszközök széles körű használata ellenére, különösen a közelmúltban, az emberek egyre inkább kérdéseket tesznek fel az alternatív energiaforrások telepítésével kapcsolatban.
