Elektriese stroom, bronne van elektriese stroom: definisie en wese

2024 Outeur: Henry Conors | [email protected]. Laas verander: 2024-02-12 03:04

Uit die verloop van fisika weet almal dat elektriese stroom die gerigte geordende beweging van deeltjies wat 'n lading dra, beteken. Om dit te verkry, word 'n elektriese veld in die geleier gevorm. Dieselfde is nodig sodat die elektriese stroom nog lank kan voortbestaan.

Bronne van elektriese stroom kan wees:

• staties;
• chemies;
• meganies;
• halfgeleier.

In elkeen van hulle word werk verrig, waar verskillend gelaaide deeltjies geskei word, dit wil sê 'n elektriese veld van 'n stroombron word geskep. Geskei versamel hulle by die pole, by die verbindingspunte van die geleiers. Wanneer die pole deur 'n geleier verbind word, begin deeltjies met 'n lading beweeg, en 'n elektriese stroom word gevorm.

Bronne van elektriese stroom: die uitvinding van die elektriese masjien

Tot die middel van die sewentiende eeu het dit baie gekospogings. Terselfdertyd het die aantal wetenskaplikes wat hierdie kwessie hanteer, gegroei. En so het Otto von Guericke die wêreld se eerste elektriese motor uitgevind. In een van die eksperimente met swael het dit, gesmelt in 'n hol glasbal, verhard en die glas gebreek. Guericke het die bal versterk sodat dit gedraai kon word. Deur dit te draai en 'n stuk vel te druk, het hy 'n vonk gekry. Hierdie wrywing het die korttermyn-opwekking van elektrisiteit grootliks vergemaklik. Maar moeiliker probleme is slegs opgelos met die verdere ontwikkeling van die wetenskap.

Die probleem was dat Guerike se aanklagte vinnig verdwyn het. Om die duur van die lading te verleng, is die liggame in geslote houers (glasbottels) geplaas, en die geëlektrifiseerde materiaal was water met 'n spyker. Die eksperiment is geoptimaliseer toe die bottel aan beide kante bedek is met 'n geleidende materiaal (bv. velle foelie). Gevolglik het hulle besef dat dit moontlik is om sonder water klaar te kom.

Paddapote as 'n kragbron

'n Ander manier om elektrisiteit op te wek is die eerste keer deur Luigi Galvani ontdek. As bioloog het hy in 'n laboratorium gewerk waar hulle met elektrisiteit geëksperimenteer het. Hy het gesien hoe 'n dooie padda se been saamtrek toe dit deur 'n vonk van 'n masjien opgewonde is. Maar eendag is dieselfde effek per ongeluk verkry toe 'n wetenskaplike aan haar met 'n staalskalpel geraak het.

Hy het begin soek na die redes waarom die elektriese stroom vandaan kom. Die bronne van elektriese stroom, volgens sy finale gevolgtrekking, was in die weefsels van die padda.

Nog 'n Italianer, Alessandro Volto, het die mislukking van die "padda"-aard van die stroom bewys. Daar is waargeneem dat die grootste stroomontstaan toe koper en sink by 'n oplossing van swaelsuur gevoeg is. Hierdie kombinasie word 'n galvaniese of chemiese sel genoem.

Maar die gebruik van so 'n instrument om 'n EMF te verkry, sal te duur wees. Daarom het wetenskaplikes aan 'n ander meganiese manier gewerk om elektriese energie te produseer.

Hoe werk 'n gewone kragopwekker?

In die vroeë negentiende eeu het G. H. Oersted het ontdek dat wanneer 'n stroom deur 'n geleier gaan, 'n veld van magnetiese oorsprong ontstaan het. 'n Bietjie later het Faraday ontdek dat wanneer die kraglyne van hierdie veld kruis, 'n EMK in die geleier geïnduseer word, wat 'n stroom veroorsaak. EMF wissel na gelang van die spoed van beweging en die geleiers self, sowel as van die veldsterkte. Wanneer honderdmiljoen kraglyne per sekonde oorgesteek word, het die geïnduseerde EMK gelyk aan een Volt geword. Dit is duidelik dat handgeleiding in 'n magnetiese veld nie in staat is om 'n groot elektriese stroom te produseer nie. Elektriese stroombronne van hierdie soort het hulself baie meer effektief getoon deur die draad op 'n groot spoel te wikkel of dit in die vorm van 'n drom te vervaardig. Die spoel is op 'n as tussen 'n magneet en roterende water of stoom gemonteer. So 'n meganiese stroombron is inherent aan konvensionele kragopwekkers.

Groot Tesla

Die briljante wetenskaplike van Serwië Nikola Tesla, wat sy lewe aan elektrisiteit gewy het, het baie ontdekkings gemaak wat ons vandag nog gebruik. Polifase elektriese masjiene, asinchroniese elektriese motors, kragoordrag deur meerfase-wisselstroom - dit is nie die hele lys nie.uitvindings van die groot wetenskaplike.

Baie glo dat die verskynsel in Siberië, wat die Tunguska-meteoriet genoem word, eintlik deur Tesla veroorsaak is. Maar miskien is een van die mees geheimsinnige uitvindings 'n transformator wat in staat is om spanning tot vyftien miljoen volt te ontvang. Ongewoon is beide die toestel en berekeninge wat nie aan bekende wette toegee nie. Maar in daardie dae het hulle begin om vakuumtegnologie te ontwikkel, waarin daar geen onduidelikhede was nie. Daarom is die uitvinding van die wetenskaplike vir 'n rukkie vergeet.

Maar vandag, met die koms van teoretiese fisika, is daar hernieude belangstelling in sy werk. Die eter is erken as 'n gas, waarop al die wette van gasmeganika van toepassing is. Dit was van daar dat die groot Tesla energie geput het. Dit is opmerklik dat die eter-teorie in die verlede baie algemeen onder baie wetenskaplikes was. Eers met die koms van SRT – Einstein se spesiale relatiwiteitsteorie, waarin hy die bestaan van die eter weerlê het – is dit vergeet, hoewel die algemene teorie wat later geformuleer is dit nie as sodanig betwis het nie.

Maar vir eers, laat ons stilstaan by die elektriese stroom en toestelle wat vandag alomteenwoordig is.

Ontwikkeling van tegniese toestelle – huidige bronne

Sulke toestelle word gebruik om verskillende energie in elektriese energie om te skakel. Ten spyte van die feit dat fisiese en chemiese metodes vir die opwekking van elektriese energie lank gelede ontdek is, het dit eers in die tweede helfte van die twintigste eeu wydverspreid geword, toe dit vinnig begin ontwikkel het.radio elektronika. Die oorspronklike vyf galvaniese pare is met nog 25 tipes aangevul. En teoreties kan daar 'n paar duisend galvaniese pare wees, aangesien vrye energie op enige oksideermiddel en reduktant gerealiseer kan word.

Fisiese huidige bronne

Fisiese stroombronne het 'n bietjie later begin ontwikkel. Moderne tegnologie het al hoe strenger vereistes gestel, en industriële termiese en termioniese kragopwekkers het die toenemende take suksesvol hanteer. Fisiese stroombronne is toestelle waar termiese, elektromagnetiese, meganiese en stralings- en kernvervalenergie in elektriese energie omgeskakel word. Benewens bogenoemde, sluit hulle ook elektriese masjiene, MHD kragopwekkers in, sowel as dié wat gebruik word om sonstraling en atoomverval om te skakel.

Om die elektriese stroom in die geleier nie te laat verdwyn nie, is 'n eksterne bron nodig om die potensiaalverskil aan die punte van die geleier te handhaaf. Hiervoor word energiebronne gebruik wat 'n mate van elektromotoriese krag het om 'n potensiaalverskil te skep en in stand te hou. Die EMK van 'n elektriese stroombron word gemeet deur die werk wat verrig word deur 'n positiewe lading deur 'n geslote stroombaan oor te dra.

Weerstand binne 'n huidige bron kenmerk dit kwantitatief, wat die hoeveelheid energieverlies bepaal wanneer dit deur die bron gaan.

Drywing en doeltreffendheid is gelyk aan die verhouding van die spanning in die eksterne elektriese stroombaan tot die EMK.

Chemiese bronnehuidige

'n Chemiese stroombron in 'n elektriese stroombaan EMF is 'n toestel waar die energie van chemiese reaksies in elektriese energie omgeskakel word.

Dit is gebaseer op twee elektrodes: 'n negatief gelaaide reduseermiddel en 'n positief gelaaide oksideermiddel, wat in kontak is met die elektroliet. 'n Potensiaalverskil ontstaan tussen die elektrodes, EMF.

Moderne toestelle gebruik dikwels:

• as 'n reduseermiddel - lood, kadmium, sink en ander;
• oksidant - nikkelhidroksied, loodoksied, mangaan en ander;
• elektroliet - oplossings van sure, alkalieë of soute.

Droë selle van sink en mangaan word wyd gebruik. 'n Vat gemaak van sink (met 'n negatiewe elektrode) word geneem.’n Positiewe elektrode word binne geplaas met’n mengsel van mangaandioksied met koolstof- of grafietpoeier, wat die weerstand verminder. Die elektroliet is 'n pasta van ammoniak, stysel en ander komponente.

'n Loodsuurbattery is meestal 'n sekondêre chemiese stroombron in 'n elektriese stroombaan, met hoë krag, stabiele werking en lae koste. Batterye van hierdie tipe word in 'n verskeidenheid gebiede gebruik. Hulle word dikwels verkies vir aansitterbatterye, wat veral waardevol is in motors waar hulle oor die algemeen 'n monopolie het.

Nog 'n algemene battery bestaan uit yster (anode), nikkeloksiedhidraat (katode) en 'n elektroliet - 'n waterige oplossing van kalium of natrium. Die aktiewe materiaal word in vernikkelde staalbuise geplaas.

Gebruik van hierdie spesie het afgeneem ná die Edison-fabrieksbrand in 1914. As ons egter die eienskappe van die eerste en tweede tipe batterye vergelyk, blyk dit dat die werking van yster-nikkel baie keer langer as loodsuur kan wees.

DC- en AC-kragopwekkers

Opwekkers is toestelle wat daarop gemik is om meganiese energie in elektriese energie om te skakel.

Die eenvoudigste GS-generator kan voorgestel word as 'n raam van geleier, wat tussen die magnetiese pole geplaas is, en die punte wat aan geïsoleerde halwe ringe (kollektor) gekoppel is. Om die toestel te laat werk, is dit nodig om die rotasie van die raam met die versamelaar te verseker. Dan sal 'n elektriese stroom daarin geïnduseer word, wat sy rigting verander onder die invloed van magnetiese veldlyne. In die buitenste ketting sal dit in 'n enkele rigting gaan. Dit blyk dat die versamelaar die wisselstroom wat deur die raam gegenereer word, sal regstel. Om konstante stroom te verkry, word die kollektor uit ses-en-dertig of meer plate gemaak, en die geleier bestaan uit baie rame in die vorm van 'n ankerwikkeling.

Kom ons kyk na wat die doel van die stroombron in die elektriese stroombaan is. Kom ons vind uit watter ander huidige bronne bestaan.

Elektriese stroombaan: elektriese stroom, stroomsterkte, stroombron

Elektriese stroombaan bestaan uit 'n stroombron, wat saam met ander voorwerpe 'n pad vir stroom skep. En die konsepte van EMK, stroom en spanning onthul die elektromagnetiese prosesse wat in hierdie geval voorkom.

Die eenvoudigste elektriese stroombaan bestaan uit 'n stroombron (battery, galvaniese sel, kragopwekker, ensovoorts), energieverbruikers (elektriese verwarmers, elektriese motors, ens.), sowel as drade wat die klemme van die spanning verbind bron en die verbruiker.

Elektriese stroombaan het interne (bron van elektrisiteit) en eksterne (drade, skakelaars en skakelaars, meetinstrumente) onderdele.

Dit sal slegs werk en 'n positiewe waarde hê as 'n geslote stroombaan voorsien word. Enige onderbreking veroorsaak dat die stroomvloei stop.

Die elektriese stroombaan bestaan uit 'n stroombron in die vorm van galvaniese selle, elektriese akkumulators, elektromeganiese en termo-elektriese kragopwekkers, fotoselle, ensovoorts.

Elektriese motors dien as elektriese ontvangers, wat energie omskakel in meganiese, beligtings- en verwarmingstoestelle, elektrolise-aanlegte, ensovoorts.

Hulptoerusting is toestelle wat gebruik word om aan en af te skakel, meetinstrumente en beskermende meganismes.

Alle komponente is verdeel in:

• aktief (waar die elektriese stroombaan bestaan uit 'n EMF-stroombron, elektriese motors, batterye, ensovoorts);
• passief (wat elektriese ontvangers en verbindende bedrading insluit).

Ketting kan ook wees:

• lineêr, waar die weerstand van die element altyd gekenmerk word deur 'n reguit lyn;
• nie-lineêr, waar die weerstand afhang vanspanning of stroom.

Hier is die eenvoudigste stroombaan, waar 'n stroombron, 'n sleutel, 'n elektriese lamp, 'n reostaat by die stroombaan ingesluit is.

Ondanks die alomteenwoordigheid van sulke tegniese toestelle, veral in onlangse tye, vra mense toenemend vrae oor die installering van alternatiewe energiebronne.

Verskeidenheid bronne van elektriese energie

Watter bronne van elektriese stroom bestaan nog? Dit is nie net die son, wind, aarde en getye nie. Hulle het reeds die sogenaamde amptelike alternatiewe bronne van elektrisiteit geword.

Ek moet sê dat daar baie alternatiewe bronne is. Hulle is nie algemeen nie, want hulle is nog nie prakties en gerieflik nie. Maar wie weet, miskien is die toekoms net agter hulle.

Dus, elektriese energie kan uit soutwater verkry word. Noorweë het reeds 'n kragsentrale gebou wat hierdie tegnologie gebruik.

Kragstasies kan ook op brandstofselle met soliede oksied-elektroliet werk.

Dit is bekend dat piëzo-elektriese kragopwekkers deur kinetiese energie aangedryf word (voetpaadjies, spoedwalle, draaihekke en selfs dansvloere bestaan reeds met hierdie tegnologie).

Daar is ook nanogenerators wat daarop gemik is om energie in die menslike liggaam in elektriese energie om te skakel.

En wat van alge wat gebruik word om huise te verhit, sokkerswaarde wat genereerelektriese energie, fietse wat toestelle kan laai, en selfs fyn gesnyde papier wat as kragbron gebruik word?

Groot vooruitsigte behoort natuurlik tot die ontwikkeling van vulkaniese energie.

Dit alles is die realiteit van vandag waaraan wetenskaplikes werk. Dit is moontlik dat sommige van hulle binnekort heeltemal alledaags sal word, soos elektrisiteit vandag in huise.

Miskien sal iemand die geheime van die wetenskaplike Nikola Tesla openbaar, en die mensdom sal maklik elektrisiteit van die eter kan ontvang?