Электрический ток и его источники: виды, принципы работы и применение

Что такое электрический ток. Какие бывают источники электрического тока. Как работают гальванические элементы и аккумуляторы. Где применяются различные источники тока. Какие существуют виды электрического тока.

Что такое электрический ток и как он возникает

Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц. Но как именно возникает это движение? Для появления электрического тока необходимо соблюдение двух ключевых условий:

• Наличие свободных заряженных частиц (электронов или ионов) в проводнике
• Создание электрического поля в проводнике

При выполнении этих условий свободные заряженные частицы приходят в упорядоченное движение под действием сил электрического поля. Именно это движение и называется электрическим током.

Для создания и поддержания электрического поля в проводнике используются различные источники тока. Их главная задача — разделение положительных и отрицательных зарядов, что приводит к возникновению разности потенциалов между полюсами источника.

Основные виды источников электрического тока

Существует несколько основных типов источников электрического тока, различающихся по принципу действия:

• Гальванические элементы
• Аккумуляторы
• Термоэлементы
• Фотоэлементы
• Электромагнитные генераторы

Рассмотрим подробнее принцип работы и особенности каждого из этих источников.

Принцип работы гальванических элементов

Гальванический элемент — это химический источник тока, преобразующий энергию окислительно-восстановительной реакции в электрическую энергию. Как устроен типичный гальванический элемент?

• Состоит из двух электродов, погруженных в электролит
• Электроды изготовлены из разных металлов
• При взаимодействии с электролитом один электрод заряжается положительно, другой — отрицательно
• Возникает разность потенциалов между электродами

Например, в элементе Вольта используются цинковый и медный электроды, погруженные в раствор серной кислоты. Цинк активнее меди вступает в реакцию с кислотой, в результате чего цинковый электрод приобретает отрицательный заряд, а медный — положительный.

Устройство и работа аккумуляторов

Аккумулятор — это перезаряжаемый химический источник тока. В чем его ключевое отличие от обычного гальванического элемента?

• Способен накапливать электрическую энергию во время зарядки
• Может многократно отдавать накопленную энергию
• Химические реакции в аккумуляторе обратимы

Рассмотрим принцип работы свинцового аккумулятора:

1. Состоит из свинцовых пластин, погруженных в раствор серной кислоты
2. При зарядке на одной пластине образуется слой оксида свинца, на другой — чистый свинец
3. При разрядке идет обратный процесс — пластины снова превращаются в сульфат свинца
4. Этот цикл может повторяться многократно

Современные литий-ионные аккумуляторы работают на других химических принципах, но общая идея перезаряжаемости сохраняется.

Термоэлементы и их применение

Термоэлемент (или термопара) — это источник тока, работающий на основе термоэлектрического эффекта. Как он устроен?

• Состоит из двух разнородных проводников или полупроводников
• Места соединения проводников нагреваются до разных температур
• Возникает разность потенциалов между горячим и холодным концами

Где применяются термоэлементы?

1. Измерение температуры (термопары)
2. Преобразование тепловой энергии в электрическую в космических аппаратах
3. Портативные генераторы для туристического снаряжения
4. Утилизация тепловых отходов на промышленных предприятиях

Хотя КПД термоэлементов невысок (обычно менее 10%), они находят применение там, где важна надежность и отсутствие движущихся частей.

Фотоэлементы: преобразование света в электричество

Фотоэлемент — это устройство, преобразующее энергию света в электрическую энергию за счет фотоэффекта. Как работает типичный фотоэлемент?

• Состоит из полупроводникового материала (чаще всего кремния)
• При попадании света электроны в полупроводнике получают дополнительную энергию
• Возникает разность потенциалов между освещенной и затемненной частями
• При замыкании внешней цепи возникает электрический ток

Где применяются фотоэлементы?

1. Солнечные батареи для космических аппаратов
2. Солнечные электростанции
3. Калькуляторы и другие маломощные устройства
4. Датчики освещенности в бытовой технике

С развитием технологий эффективность фотоэлементов постоянно растет, что делает солнечную энергетику все более привлекательной.

Электромагнитные генераторы: от механической энергии к электрической

Электромагнитный генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую на основе явления электромагнитной индукции. Как работает типичный генератор?

• Состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся части)
• При вращении ротора в обмотках статора возникает переменный ток
• Частота тока зависит от скорости вращения ротора

Где применяются электромагнитные генераторы?

1. Электростанции (тепловые, гидро-, атомные)
2. Ветрогенераторы
3. Автомобильные генераторы
4. Портативные электрогенераторы

Электромагнитные генераторы — основной источник электроэнергии в современном мире благодаря высокой эффективности и масштабируемости.

Постоянный и переменный ток: в чем разница

Электрический ток бывает двух основных видов: постоянный и переменный. Чем они отличаются?

Постоянный ток:

• Течет только в одном направлении
• Имеет постоянную величину во времени
• Вырабатывается батареями, аккумуляторами, солнечными панелями
• Используется в электронных устройствах, электротранспорте

Переменный ток:

• Периодически меняет направление
• Величина тока изменяется по синусоидальному закону
• Вырабатывается электрогенераторами на электростанциях
• Используется в бытовой электросети

Почему в быту чаще используется переменный ток? Он легко трансформируется, что позволяет передавать его на большие расстояния с минимальными потерями.

Применение различных источников тока в современном мире

Разнообразие источников электрического тока позволяет использовать их в самых разных областях. Рассмотрим некоторые примеры:

Гальванические элементы и батарейки:

• Портативная электроника (пульты, часы, фонарики)
• Медицинские устройства (слуховые аппараты, кардиостимуляторы)
• Аварийное освещение

Аккумуляторы:

• Мобильные телефоны и ноутбуки
• Электромобили и гибридные автомобили
• Системы бесперебойного питания

Солнечные батареи:

• Автономное энергоснабжение домов
• Зарядные устройства для портативной электроники
• Питание космических аппаратов

Электрогенераторы:

• Централизованное энергоснабжение
• Аварийные источники питания
• Энергообеспечение удаленных объектов

Каждый тип источника тока имеет свои преимущества и недостатки, что определяет сферу его применения.

Перспективы развития источников электрического тока

Технологии производства и хранения электроэнергии постоянно развиваются. Какие направления выглядят наиболее перспективными?

• Улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов
• Разработка новых типов аккумуляторов (литий-воздушные, натрий-ионные)
• Повышение эффективности солнечных элементов
• Развитие технологий термоэлектрического преобразования энергии
• Создание компактных ядерных источников питания для космических аппаратов

Эти разработки направлены на решение ключевых проблем современной энергетики: повышение емкости накопителей энергии, увеличение эффективности преобразования энергии и снижение стоимости производства.

Безопасность при работе с источниками электрического тока

При использовании любых источников электрического тока важно соблюдать правила безопасности. На что следует обратить особое внимание?

• Не допускать короткого замыкания клемм аккумуляторов и батарей
• Использовать зарядные устройства, предназначенные для конкретного типа аккумуляторов
• Не разбирать и не нагревать элементы питания
• Правильно утилизировать отработавшие источники тока
• При работе с мощными источниками тока использовать средства защиты

Соблюдение этих простых правил поможет избежать опасных ситуаций и продлить срок службы источников тока.

Электрический ток и его источники – таблица, роль и определение

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 134.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 134.

Электрическим током называется нехаотическое (упорядоченное), коллективное движение заряженных частиц (электронов или ионов). Заряженными могут быть и макрочастицы, например, капли дождя во время грозового разряда. Электрический ток возникает в твердых, жидких и газообразных веществах под действием силы электрического поля, а для создания электрического поля в цепи используют различные источники электрического тока.

Что такое источник тока

Чтобы поддерживать ток в электрических цепях долгое время необходимо удерживать стабильное значение электрического поля. Именно в этом заключается роль источников электрического тока.

Во всех источниках происходит работа по разделению отрицательно и положительно заряженных частиц. Частицы с зарядами разных знаков скапливаются у полюсов источника тока (“плюса” и “минуса”), которые обозначены специальными клеммами. Между полюсами возникает разность потенциалов и электрическое поле, которое после подключения источника проводниками к электрической цепи, порождает электрический ток.

Первый вариант работающей батареи сконструировал итальянский ученый Алессандро Вольта в 1798 г. А в 1859 г. французский физик Гастон Планте свинцово-кислотные клетки — ключевой элемент аккумулятора для автомобиля. Кстати, автомобиль появился только через 26 лет.

Таким образом, внутри источника тока совершается работа по разделению электрических зарядов, без использования силового действия электрического поля. Силы, совершающие работу по сортировке (разделению) зарядов, по определению называются сторонними силами. Перечислим некоторые примеры сторонних сил:

• Механические силы

Простейший пример — это электрофорная машина, диски которой приводятся во вращение рукой. Современные генераторы электрического тока преобразуют механическую энергию вращения вала от двигателей внутреннего сгорания или от паровых и гидротурбин;

Рис. 1. Электрофорная машина:.

• Тепловое воздействие

Такие источники называют термоэлементами. Примером может служить так называемая термопара, то есть когда берутся две проволоки из разных металлов, делаются два спая, один из которых нагревают, а другой охлаждают. В результате появляется напряжение. Величина напряжения таких источников мала, но в они используются в качестве термодатчиков. Геотермальные станции, работающие в местах, где имеются природные источники горячей воды, также относятся к этому виду источников. ;

• Фотоэффект

Энергия фотонов света переходит в электрическую энергию, когда твердое тело обладает свойствами полупроводника. К таким веществам относятся, например, кремний, германий, арсенид галлия. Солнечные батареи, которые были в первую очередь разработаны для космических кораблей, сейчас используются повсеместно;

• Химические реакции

Набор определенных химических веществ может вступать в реакции, в результате которых внутренняя энергия переходит в электрическую. Такие источники тока называются гальваническими элементами в честь итальянского ученого Луиджи Гальвани. Батарейки для современных гаджетов, телевизионных пультов, все это — гальванические элементы. Батарейки используются один раз, так как после окончания химического процесса электроды теряют способность к накоплению зарядов;

Рис. 2. Гальванический элемент:.

• Аккумуляторы

Данные источники тока выделены в отдельный класс, хотя механизм получения электрической энергии у них тоже основан на химических реакциях. В этих источниках электроды не расходуются. После подзарядки от электрической сети, источники снова возобновляют механизм химического воспроизводства электрической энергии.

Рис. 3. Примеры аккумуляторов:.

Классификация источников электрического тока

В таблице источников электрического тока представлены основные виды источников и механизмы их работы.

Источник электрического тока	Механизм разделения электрических зарядов
Электрофорная машина	Механическая энергия вращения
Термоэлементы	Тепловая энергия
Солнечные батареи, фотоэлементы	Энергия фотонов света
Гальванические элементы, батарейки	Химические реакции
Аккумуляторы	Химические реакции
Электромагнитные генераторы	Механическая энергия вращения

Постоянно предпринимаются попытки использовать механическую энергию человека для выработки электроэнергии. Например, был предложен вариант скакалки, у которой внутри цилиндрической ручки имеются полости. В них размещены аккумуляторы. Согласно расчетам 20-25 прыжков со скакалкой позволят заряжать четыре аккумуляторных батарейки.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали полезную информацию об электрическом токе и его источниках. Внутри источников тока совершается работа по разделению зарядов с помощью различных механизмов неэлектрического происхождения: химического, теплового, светового, механического. Накопленный заряд создает электрическое поле. Батареи и аккумуляторы применяются в различных отраслях деятельности — от бытовой до космической техники.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 134.

---

А какая ваша оценка?

Электрический ток.

Источники электрического тока | 8 класс

Содержание

В рассмотренных нами электрических явлениях мы все время наблюдали перемещение электрических зарядов. Из механики вы знаете, что, если есть какое-то перемещение, то совершается работа.

Какая же работа совершается при движении электрических зарядов? Лампочки в наших домах и квартирах, все электроприборы, которыми мы ежедневно пользуемся — все это и есть следствие совершения электрическим полем работы по перемещению зарядов.

Тут же возникает следующий логичный вопрос. Как же эти заряды перемещаются? Что заставляет их двигаться? Вы все слышали об электрическом токе, но еще не заглядывали внутрь этого явления с помощью инструментов физики.

На данном уроке вы узнаете, что именно называют электрическим током и как его получают.

Электрический ток

Само слово «ток» подразумевает под собой движение.

В некоторых телах (проводниках) есть свободные электроны, которые могут переносить электрический заряд. Этот заряд будет отрицательный, ведь электроны именно таким и обладают.

А есть ли еще какие-то частицы в телах, способные переносить заряд? Оказывается, что есть.

Если обычные атомы электрически нейтральны, то ионы обладают некоторым зарядом. Он может быть как отрицательным, так и положительным. Эти частицы крупнее электронов, но тоже могут переносить электрический заряд.

Значит, электроны или ионы могут как-то перемещаться в проводниках. Отсюда и следует определение электрического тока (рисунок 1).

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Рисунок 1. Движение заряженных частиц в проводниках

Обратите внимание, что это движение направленное, а не беспорядочное. Когда мы говорим, что по телу идет ток, мы подразумеваем определенное его направление. О том, какое же это направление мы поговорим в отдельном уроке.

{"questions":[{"content":"При явлении электрического тока в проводнике приходят в упорядоченное движение[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["ионы","электроны","протоны","атомы вещества"],"explanations":["","","Протоны являются заряженными частицами, но их отделение от ядер атомов приведет к образованию атомов другого химического элемента, а не появлению электрического тока. ","Обычно атомы электрически нейтральны, а электрический ток обуславливает движение частиц, имеющих некоторый заряд."],"answer":[0,1]}}}]}

Получение электрического тока

Электрический ток не может возникнуть сам по себе. Что же нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле.

При появлении электрического поля, возникнут и электрические силы. Они приведут в движение заряженные частицы. Именно так и возникает электрический ток.

Хорошо, вот создали мы электрическое поле, появился ток. Логично предположить, что если электрическое поле исчезнет, то исчезнет и ток.

Значит, для более длительного существования тока нам необходимо поддерживать постоянное существование электрического поля.

{"questions":[{"content":"Что является необходимым условием возникновения электрического тока в проводнике?[[choice-9]]","widgets":{"choice-9":{"type":"choice","options":["наличие электрического поля","наличие свободных электронов или ионов","высокая температура"],"explanations":["","Их наличие является определяющей характеристикой самих проводников.","Высокая температура имеет значение для полупроводников (увеличивается их проводимость), но отношения к возникновению тока не имеет."],"answer":[0]}}}]}

Источники электрического тока

Электрическое поле создается и поддерживается источниками электрического тока.

Они могут быть самыми разными. Но объединяет их одно: в них разделяются положительно и отрицательно заряженные частицы.

При таком разделении у источников тока образуются два полюса. На одном скапливаются положительные заряды, а на другом — отрицательные. Создается электрическое поле.

В итоге, один полюс источника тока всегда будет заряжен положительно, а другой — отрицательно.

К этим полюсам с помощью специальных клемм или зажимов и подсоединяется проводник. Под действием электрического поля источника тока свободные заряженные частицы в проводнике приходят в движение. Так и возникает электрический ток.

Используя простой набор предметов, вы можете самостоятельно создать источник электрического тока. Пусть и слабый, но все же. Например, для этого сгодится даже обычный лимон (рисунок 2). 

Рисунок 2. Источник тока из лимона

Для этого нам понадобятся два стержня: железный и медный. Воткнем их в лимон и соединим проводником. В нем возникнет электрический ток.

Это означает, что сок лимона вступает в химические связи с пластинами, провоцируя разделение зарядов. Подключив к этой системе прибор для измерения характеристик тока, мы только удостоверимся, что создали источник тока из подручных материалов.

{"questions":[{"content":"В любом источнике тока[[choice-18]]","widgets":{"choice-18":{"type":"choice","options":["совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц","возникает два полюса","не возникают полюсы","совершается работа по нагреванию подсоединенного проводника"],"explanations":["","Как следствие разделения зарядов.","",""],"answer":[0,1]}}}]}

Превращение механической энергии в электрическую

Чтобы разделить заряженные частицы в приборе, который станет источником тока, нужно совершить какую-то работу. В ходе этой работы происходит превращение какой-то энергии в электрическую энергию.

Но энергия не может возникнуть из ниоткуда. Значит, и сам источник тока требует какой-то энергии.

Например, на гидроэлектростанции происходит превращение механической энергии течения воды в электроэнергию (рисунок 3).

Рисунок 3. Преобразование механической энергии течения воды в электрическую

Строится плотина и водохранилище. Вода из него под действием силы тяжести течет вниз. Тем самым она вращает гидротурбину. К гидротурбине подсоединено такое устройство, как электрогенератор (о нем подробнее в конце урока). От него уже и выходит электрическая энергия. Ток течет по проводам и поступает к нам домой.

Рассмотрим еще один пример, в котором механическая энергия превращается в электрическую.

Так происходит в устройстве, которое называется электрофорной машиной (рисунок 4).

Она состоит из двух пластмассовых дисков 1. Между ними есть небольшое расстояние. Вращая ручку, находящуюся на задней поверхности машины, мы приведем в движение два диска. Они будут вращаться в разные стороны.

Рисунок 4. Электрофорная машина

В результате, они электризуются благодаря трению о ту небольшую воздушную прослойку между ними. Заряды же накапливаются в лейденских банках 2. Оттуда они передаются на кондукторы 3. 

В итоге, на одном кондукторе образуется положительный заряд, а на другом — отрицательный. В какой-то момент при их сближении появляется кратковременный ток в виде электрического разряда, который выглядит как маленькая молния.

Так механическая энергия вращения ручки машины перешла в электрическую.

{"questions":[{"content":"В ходе совершения работы по разделению частиц происходит[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Превращение какой-либо энергии в электрическую","Превращение электрической энергии в какую-либо другую","Передача одного и того же вида энергии от одного тела к другому"],"answer":[0]}}}]}

Превращение внутренней энергии в электрическую

Теперь рассмотрим превращение внутренней энергии в электрическую. Для этого возьмем две проволоки и спаяем их друг с другом. А затем нагреем это место спая (рисунок 5).

Рисунок 5. Превращение внутренней энергии в электрическую

В результате этого нагрева в проволоке возникнет электрический ток. Прибор, соединенный с нашей проволокой называется гальванометром. Принцип его работы мы рассмотрим позже, а пока будем использовать это устройства для определения наличия электрического тока в проводнике. Стрелка отклонилась — ток есть, стрелка осталась на месте — тока нет.

Такой источник тока, состоящий из нагревателя и самого место спая проволок из разных металлов называют термоэлементом.

В термоэлементах внутренняя энергия превращается в электрическую.

{"questions":[{"content":"При использовании термоэлемента происходит превращение энергий: [[fill_choice-7]] энергия переходит в [[fill_choice-10]].","widgets":{"fill_choice-7":{"type":"fill_choice","options":["внутренняя","механическая","энергия сгорания топлива","электрическая"],"answer":0},"fill_choice-10":{"type":"fill_choice","options":["электрическую","внутреннюю","механическую"],"answer":0}}}]}

Превращение энергии излучения в электрическую

Рассмотрим еще одно интересное превращение энергий. Возьмем пластину из кремния (или оксида меди, селена). Направим на нее включенную лампу (рисунок 6).

Рисунок 6. Превращение энергии излучения в электрическую

Опять мы увидим, что по проводнику течет ток. При этом у пластины происходит потеря отрицательного электрического заряда, она теряет электроны.

Так энергия излучения (свет от лампы) переходит в электрическую. Это явление называется фотоэффектом, а такой источник тока — фотоэлементом.

Термоэлементы и фотоэлементы вы более подробно изучите в старших классах. 

{"questions":[{"content":"При фотоэффекте определенные вещества (кремний, оксид меди, селен)[[choice-20]]","widgets":{"choice-20":{"type":"choice","options":["Теряют электроны","Обретают электроны","Расщепляются на атомы"],"answer":[0]}}}]}

Гальванический элемент

Одним из самых распространенных источников тока является гальванический элемент. Его же мы и будем использовать в различных опытах. Поэтому мы рассмотрим его более подробно.

Что такое гальванический элемент простыми словами? Это всем нам хорошо известная батарейка.

Заглянем внутрь нее (рисунок 7), чтобы разобраться, как она работает.

Рисунок 7. Гальванический элемент

Этот элемент в своей основе (рисунок 7, б) представляет собой цинковый корпус 2, внутри которого находится угольный стержень 3. На верхнем конце этого стержня находится металлическая крышка 1.

Стержень окружен смесью 4 оксида марганца (IV) $MnO_2$ и измельченного углерода $C$. Между этой смесью и самим корпусом находится желеобразный раствор соли 5 (хлорида аммония $NH_4Cl$).

В чем же суть? Дело в том, что цинк $Zn$, из которого состоит корпус, взаимодействует с хлоридом аммония $NH_4Cl$. Идет химическая реакция. Цинковый сосуд приобретает отрицательный заряд.

А вот оксид марганца имеет положительный заряд. Угольный стержень передает его на металлическую крышку.

Итак, мы имеем отрицательно заряженный корпус и положительно заряженный стержень. Они будут называться электродами. Между ними возникает электрическое поле.

Само понятие электрода синонимично с понятием полюса. «Электрод» больше используется в описании электрических явлений и приборов, а «полюс» чаще применяют, когда говорят о магнитах.

Соединим эти два электрода проводником. По нему потечет электрический ток. Так энергия химических реакций превращается в электрическую.

{"questions":[{"content":"Части гальванического элемента, имеющие противоположные по знаку электрические заряды, называются [[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Электродами","Клеммами","Проводниками","Батарейками"],"answer":[0]}}}]}

Аккумулятор

Еще один крайне популярный источник тока — аккумулятор. Он представляет собой ту же батарейку, только теперь ее можно многократно подзаряжать (рисунок 8, а).

Как устроен аккумулятор? Его простейший вариант представляет собой две свинцовые пластины, помещенные в раствор серной кислоты (рисунок 8, б). Пластины будут являться электродами, создающими электрическое поле.

Рисунок 8. Аккумулятор

Но изначально аккумулятор не создает никакого поля. Его нужно зарядить. Для этого берут еще один источник тока, соединяют его с аккумулятором и пропускают через него ток.

Во время такой зарядки внутри аккумулятора начинают происходить химические реакции. Один электрод (пластина) становится положительно заряженной, а другой — отрицательно. 

Теперь аккумулятор сам становится источником тока. Он имеет два полюса, обозначенные плюсом (+) и минусом (-).

Помните, что при зарядке аккумулятора важно соблюдать правильное соединение с другим источником тока. Положительный полюс аккумулятора следует соединять с положительным полюсом источника тока, а отрицательный — с отрицательным.

Рассмотренный нами аккумулятор называется свинцовым (по материалу пластин) или кислотным (по названию заполняющей его жидкости). 

Наравне с кислотными аккумуляторами широко применяют и щелочные (или никелевые) аккумуляторы. Можно подумать, что в таком устройстве две пластины будут из никеля, но на деле из никеля состоит только одна. Вторая изготавливается из спресованного железного порошка.

Также существуют и другие виды аккумуляторов: литий-ионные, литий-полимерные, гелиевые аккумуляторы, никель-металл-гибридные.

{"questions":[{"content":"Свинцовый аккумулятор имеет в своей основе[[choice-5]]","widgets":{"choice-5":{"type":"choice","options":["Две свинцовые пластины","Раствор серной кислоты","Две никелевые пластины","Щелочной раствор","Чистую воду","Две железные пластины"],"answer":[0,1]}}}]}

Применение аккумуляторов

Применение аккумуляторов настолько широко, что даже сейчас, изучая данный урок, вы используете аккумуляторы. Они есть в наших телефонах, компьютерах, планшетах.

В большинстве видов транспорта также задействованы аккумуляторы. Двигатель машины не заведется, если аккумулятор под капотом будет разряжен. Аккумуляторы приводят в движение и строительную технику, и сельскохозяйственную, и даже самолеты. Современные электромобили в самой своей основе имеют мощный аккумулятор.

Аккумуляторы играют большую роль в аварийных ситуациях: они могут поддержать работу других электрических приборов достаточное время для устранения неполадок.

Типы зарядных устройств

Если аккумуляторы требуют зарядки, значит существуют специальные устройства, с помощью которых это можно осуществить — зарядные устройства.

Они классифицируются по множеству параметров.

По методу заряда:

• С постоянным током
  Обеспечивают быструю зарядку, но способствуют более быстрому изнашиванию аккумуляторов
• С постоянным напряжением
  Более медленная зарядка, но безопаснее для аккумулятора
• Смешанного типа
  Совмещают в себе два вышеприведенных вида, поэтому являются наилучшим вариантом. Способны увеличивать емкость аккумулятора и увеличивать срок его службы

По способу применения:

• Внешние
• Встроенные

В зависимости от совместимости с другим источником энергии:

• Сетевые
  Предназначены для подключения к стандартным сетям 220 В или 380 В, т. е. требуют простого подключения к розетке
• Аккумуляторные
  Имеют собственный накопитель энергии. Используют в качестве резервного накопителя, позволяющего заряжать другие устройства при отсутствии доступа к сети
• Автомобильные
  Подключаются через прикуриватель. С их помощью в машине можно зарядить телефон, фотоаппарат и другую технику
• Беспроводные
  Не требуют кабельного соединения, передает энергию без непосредственного физического контакта аккумулятора и источника
• Универсальные
  Соединяют в себе от нескольких до всех перечисленных видов зарядных устройств

Генераторы

Получить электрический ток можно с помощью специального устройства — генератора.

Генераторы превращают механическую энергию в электрическую, иногда достаточно сложными способами.

Они применяются во всех транспортных средствах для выработки электроэнергии при движении транспорта. Эта энергия идет в том числе и на зарядку аккумулятора.

Генераторы стоят на электростанциях, гидроэлектростанциях, атомных электростанциях генераторы используются для выработки электроэнергии. Существуют даже геотермальные электростанции, на которых установлены генераторы электрического тока. В таких местах насыщенный пар из пробуренной скважины направляется в паровые турбины, соединенные с генераторами. Так внутренняя энергия пара переходит в механическую энергию, а затем в электрическую.

{"questions":[{"content":"Одна из функций генератора в автомобиле - это[[choice-23]]","widgets":{"choice-23":{"type":"choice","options":["Зарядка аккумулятора","Разрядка аккумулятора","Сообщение аккумулятору дополнительных электронов"],"answer":[0]}}}]}

Источники и виды электрического тока.

Источники электрического тока. Использование в ваших домах производится на крупных электростанциях, где существуют динамо-машины, где провода и кабели могут передавать электрический ток в города и поселки.

Электрохимические элементы преобразуют химическую энергию в электрическую. Производимый электрический ток известен как постоянный ток, такой как сухие элементы и батареи. Динамо-машины или электрические генераторы используются для преобразования механической (кинетической) энергии в электрическую. энергия, Производимый электрический ток известен как переменный ток, такой как динамо.

Виды электрического тока

Постоянный электрический ток

Виды электрического тока подразделяются на два типа: постоянный электрический ток и переменный электрический ток (AC). электрохимические элементы, такие как сухие элементы и простые элементы.

Постоянный электрический ток однонаправленный (течет в одном направлении), Он имеет постоянную интенсивность, (Электроны могут проходить с одного полюса гальванического элемента (электролитические элементы), И они могут проходить через всю цепь компоненты к другому полюсу).

Типы электрического тока

Постоянный электрический ток может передаваться только на короткое расстояние, Его нельзя преобразовать в переменный ток, Он используется в гальванических процессах, Он используется в некоторых электрические приборы.

Переменный электрический ток (AC)

Переменный электрический ток вырабатывается электрическими генераторами, такими как динамо. течь в обратном направлении).

Переменный электрический ток может передаваться на короткие и большие расстояния от электростанций к предприятиям и домам, может быть преобразован в постоянный ток, используется для освещения домов и улиц, используется при работе с электроприборами.

Переменный электрический ток предпочтительнее постоянного, поскольку его можно передавать на большие расстояния и можно преобразовать в постоянный ток.

Методы соединения элементов в электрическую цепь

Несколько электрических элементов соединяются вместе, образуя так называемую батарею. Существует два метода соединения электрических элементов: последовательное соединение и параллельное соединение. изображается двумя прямыми параллельными линиями, более длинная представляет собой положительный полюс, а более короткая — отрицательный полюс.

Последовательное соединение

Последовательное соединение выполняется путем соединения положительного полюса первого элемента с отрицательным полюсом второго элемента медным проводом, затем соединения положительного полюса второго элемента с отрицательным полюсом третьего элемента. ячейка и так далее.

Параллельное соединение

Параллельное соединение выполняется путем соединения положительных полюсов всех элементов вместе, а отрицательных полюсов всех элементов вместе медными проводами. Следовательно, будет один положительный полюс и один отрицательный полюс для произведена батарея.

Измерение электродвижущей силы (ЭДС)

Вы знаете, что электродвижущая сила группы различных сухих элементов, соединенных последовательно, = сумма электродвижущих сил этих элементов.

Электродвижущая сила группы одинаковых сухих элементов, соединенных последовательно = количество элементов ( n ) × Э. Д.С. одной клетки.

Электродвижущая сила группы одинаковых сухих элементов, соединенных параллельно, равна электродвижущей силе одного элемента.

Вы заметили, что при последовательном соединении одинаковых сухих элементов мы получим большую ЭДС, при параллельном соединении одинаковых сухих элементов мы получим малую ЭДС, равную одному из них, ячейки как последовательно, так и параллельно, чтобы получить разные значения электродвижущей силы.

В некоторых электрических цепях батарея состоит из множества элементов, некоторые из которых соединены последовательно, а другие — параллельно, поэтому электродвижущая сила батареи = электродвижущая сила элементов, соединенных последовательно + Электродвижущая сила параллельно соединенных элементов.

Виды электрического тока, постоянный и переменный электрический ток, последовательное и параллельное соединение

Электрический ток, разность потенциалов, электрическое сопротивление и закон Ома

мощность

Генератор переменного тока ( Динамо )- Генератор переменного тока и Действующее значение переменного тока

7 основных источников электричества, о которых вы должны знать

Сама мысль о мире без электричества кажется невозможной. Это один из величайших даров, которые наука дала человечеству. Почти все в нашем мире сегодня зависит от электроэнергии.

Ожидается, что электрическая зависимость со временем будет только расти. Оценки показывают, что в 2018 году мировой спрос на электроэнергию вырос до 90 005 23 000 90 006 ТВтч, и это число, вероятно, будет увеличиваться с каждым годом. Этот стремительный рост спроса отвечает за половину роста потребностей в энергии и требует 20% доля в общемировом потреблении энергии.

СВЯЗАННЫЕ: 3+ РАЗЛИЧНЫХ ТИПА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, КОТОРЫЕ ВЫРАБАТЫВАЮТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ ДЛЯ НАС

Эти статистические данные ясно показывают, что электричество является генератором будущего. Тем не менее, как мы можем генерировать такое ошеломляющее количество электроэнергии для удовлетворения постоянно растущих потребностей? Давайте узнаем!

Определение электричества

Электричество можно определить как форму энергии, которая вырабатывается в результате потока электронов из положительных и отрицательных точек внутри проводника. Мы рассматриваем электричество как вторичный источник энергии.

Это связано с тем, что он не поставляется в виде готового продукта, а должен быть получен из первичных источников, таких как ветер, солнечный свет, уголь, природный газ, ядерные реакции деления и гидроэнергетика.

Вот несколько основных способов, с помощью которых мы можем производить электричество, и как это можно сделать!

1. Электричество при трении

Первые наблюдения над электрическими явлениями были сделаны в Древней Греции. Это произошло, когда философ Фалес из Милета (640-546 гг. до н.э.) обнаружил, что, когда янтарные бруски трутся о загорелую кожу, они приобретают привлекательные свойства, которыми раньше не обладали.

Это тот же эксперимент, который теперь можно провести, потирая пластиковый брусок тканью. Приближая его к мелким бумажкам, он притягивает их, как это свойственно наэлектризованным телам.

Все мы знакомы с эффектами статического электричества. Некоторые люди более восприимчивы к влиянию статического электричества, чем другие. Некоторые пользователи автомобилей ощущают его воздействие при использовании ключа или прикосновении к номерному знаку автомобиля.

Мы создаем статическое электричество, когда трём ручку одеждой. То же самое происходит, когда мы натираем кусок стекла шелком или янтарь шерстью.

Поэтому понятия заряда и подвижности необходимы при изучении электричества, а без них электрический ток не мог бы существовать.

Самые популярные

2. Электричество за счет химического действия

Все батареи состоят из электролита (который может быть жидким, твердым или полутвердым), положительного электрода и отрицательного электрода. Электролит является ионным проводником.

Один из электродов производит электроны, а другой электрод их принимает. Когда электроды подключены к питаемой цепи, они производят электрический ток.

Батареи, в которых химическое вещество не может вернуться в свою первоначальную форму после преобразования химической энергии в электрическую, называются первичными или гальваническими батареями.

Вторичные батареи или аккумуляторы являются обратимыми. В этих типах батарей химическое вещество, которое вступает в реакцию в электродах для производства электроэнергии, может быть восстановлено путем пропускания через него электрического тока в направлении, противоположном нормальной работе батареи.

3. Электричество под действием света

По мере того, как солнечный свет становится более интенсивным, напряжение, генерируемое между двумя слоями фотогальванического элемента, увеличивается. Но как работает фотоэлектрический элемент?

При отсутствии света система не вырабатывает энергию. Когда солнечный свет попадает на пластину, клетка начинает функционировать. Фотоны солнечного света взаимодействуют с доступными электронами и увеличивают их энергетические уровни.

Таким образом электричество вырабатывается за счет солнечной энергии.

4. Тепловое электричество за счет теплового воздействия

Тепловая электростанция — это тип установки, в которой турбина, приводимая в действие паром под давлением, используется для перемещения оси электрогенераторов. Обычные тепловые электростанции и атомные тепловые электростанции используют энергию, содержащуюся в паре под давлением.

Самый простой пример — подсоединить чайник с кипящей водой к крыльчатке, которая, в свою очередь, связана с генератором. Струя пара из котла приводит в движение ротор.

Следовательно, мы можем получить пар разными способами, например, сжигая уголь, нефть, газ, городские отходы или используя большое количество тепла, выделяемого в результате ядерных реакций деления. Вы даже можете производить пар, концентрируя солнечную энергию.

Не будет ошибкой сказать, что тепловая энергия является одним из самых распространенных способов получения электроэнергии.

5. Электричество за счет магнетизма

В 1819 году датский физик Ганс Христиан Эрстед сделал выдающееся открытие, заметив, что магнитную стрелку можно отклонить под действием электрического тока. Это открытие, показавшее связь между электричеством и магнетизмом, было сделано французским ученым Андре Мари Ампером.

Ампер изучал силы между проводами, по которым циркулирует электрический ток. Точно так же французский физик Доминик Франсуа Араго, как известно, намагнитил железо, поместив его рядом с кабелем, по которому течет ток.

После этого, в 1831 году, британский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что движение магнита вблизи кабеля индуцирует в нем электрический ток. Этот эффект был противоположен обнаруженному Эрстедом.

Таким образом, Эрстед продемонстрировал, что электрический ток может создавать магнитное поле. С другой стороны, Фарадей продемонстрировал, что мы можем использовать магнитное поле для создания электрического тока. Оба открытия являются новаторскими.

В этом контексте полное смешение теорий магнетизма и электричества произошло благодаря британскому физику Джеймсу Клерку Максвеллу. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн и определил свет как электромагнитное явление.

Очевидно, что потребовалось много ученых и исследователей, чтобы сделать вывод, что электричество также может быть получено с помощью магнетизма.

6. Электроэнергия, вырабатываемая давлением

Давление, создаваемое подземными водными потоками, используется на больших кораблях в качестве альтернативы основной системе. В плотинах электричество вырабатывается путем выпуска контролируемого потока воды под высоким давлением через принудительный водовод.

Вода приводит в действие турбины, которые приводят в движение генераторы и, таким образом, производят электрический ток. Затем этот высокий ток низкого напряжения проходит через усилитель напряжения, который преобразует его в электричество.

7. Гидравлическое электричество за счет действия воды

Из всех способов получения энергии, перечисленных выше, магнитная энергия чаще всего используется для производства электроэнергии в больших количествах. Его получение основано на том, что при перемещении проводника в присутствии магнита в проводнике происходит упорядоченное движение электронов.

Это происходит вследствие действия сил притяжения и отталкивания, вызванных магнитным полем. Работа генераторов переменного тока, двигателей и динамо-машин основана на этой форме производства электроэнергии.

Примечательно, что гидроэнергетика вырабатывает около 9% электроэнергии в США. Кроме того, он является возобновляемым и может быть произведен с очень небольшим количеством выбросов.

СВЯЗАННЫЕ: 21 ЛУЧШАЯ ПЛОТИНА В МИРЕ, ВЫРАБОТЫВАЮЩАЯ САМОЕ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Производство электроэнергии имеет богатую историю и еще более светлое будущее. Согласно прогнозам Института энергетических исследований, ископаемые виды топлива сохранят свой статус ведущего источника производства электроэнергии в США до 2040 года. революция. 3D-принтеры еды скоро найдут свое место на вашей кухне, как микроволновая печь, которую вы купили много лет назад. Однако этого не произойдет, пока устройство не подвергнется модернизации.

Дина Тереза ​​| 29.08.2022

здоровьеВо-первых, ученые разработали инструмент ИИ, который поможет врачам различать инфекционные заболевания

Дина Тереза| 28.08.2022

наукаЭта операция на головном мозге демонстрирует потенциал для лечения эпилепсии, посттравматического стрессового расстройства и даже страха

Дина Тереза| 29.