Elektrik akımı, elektrik akımı kaynakları: tanım ve öz

Fizik dersinden, herkes biliyor ki bir elektrik akımı, yük taşıyan parçacıkların yönlendirilmiş düzenli bir hareketi anlamına geliyor. Üretmek için, iletkende bir elektrik alanı oluşur. Aynı şey elektrik akımının uzun süre var olmaya devam etmesi için gereklidir.

Elektrik akımı kaynakları şunlar olabilir:

• statik;
• kimyasal;
• mekanik;
• yarıiletken.

Her birinde, farklı yüklü parçacıkların ayrıldığı yerde, yani akım kaynağının elektrik alanı oluşturulur. Ayrılarak kutuplara, iletkenlerin bağlı olduğu yerlerde birikirler. Kutuplar bir iletken ile bağlandığında, yüklü parçacıklar hareket etmeye başlar ve bir elektrik akımı oluşur.

Elektrik akımı kaynakları: elektrikli makinanın icadı

Onyedinci yüzyılın ortalarına kadar bir elektrik akımı elde etmek çok çaba gerektiriyordu. Aynı zamanda, bu sayı ile ilgilenen giderek artan sayıda bilim adamı. Ve Otto von Guericke dünyanın ilk elektrikli otomobilini keşfetti. Kükürtlü bir deneyde, içi boş bir cam topun içinde eritildi, cam katılaştı ve çökertildi. Gerike bükülebilir şekilde topu güçlendirdi. Döndürerek ve bir deri parçasına bastırarak, bir kıvılcım aldı. Bu sürtünme, kısa süreli elektrik enerjisi alımını önemli ölçüde azalttı. Fakat daha zor problemler sadece bilimin daha da geliştirilmesi ile çözüldü.

Sorun, Gerica'nın suçlamalarının hızla kaybolmasıydı. Şarj süresini uzatmak için cesetler kapalı kaplara (cam şişeler) yerleştirildi ve elektrikli malzeme çivi ile suydu. Deney, her iki taraftaki şişe iletken malzeme ile kaplandığında (örneğin folyo tabakaları) optimize edildi. Sonuç olarak, biz su olmadan yapabileceğimizin farkındaydık.

Kurbağa bacaklarını akım kaynağı olarak

Elektrik almak için bir başka yol da Luigi Galvani tarafından keşfedildi. Bir biyolog olarak, elektrikle denediği bir laboratuarda çalıştı. Ölü bir kurbağanın arabadan gelen bir kıvılcımla heyecanlıyken ayağının kesildiğini gördü. Ancak bir gün, bilim adamı çelik bir neşterle dokunduğu zaman aynı etkiyi yanlışlıkla gerçekleştirdi.

Bir elektrik akımının ortaya çıkış nedenlerini araştırmaya başladı. Son sonucuna göre elektrik akımı kaynakları bir kurbağanın dokularındaydı.

Bir başka İtalyan Alessandro Volta, akımın "kurbağa" niteliğinin tutarsızlığını kanıtladı. Bakır ve çinko bir sülfürik asit çözeltisine eklendiğinde en büyük akımın ortaya çıktığı gözlenmiştir. Bu kombinasyona galvanik veya kimyasal bir element denir.

Ancak böyle bir aracın EMF üretmek için kullanılması çok maliyetli olurdu. Bu nedenle, bilim adamları, elektrik enerjisi çekme yönteminde başka, mekanik bir yöntem üzerinde çalıştılar.

Geleneksel bir jenaratör nasıl düzenlenir?

On dokuzuncu yüzyılın başında G.H. Oersted, iletken üzerinden geçen akımın ardından manyetik bir menşe alanının olduğunu keşfetti. Bir süre sonra, Faraday, alan çizgileri bu alanı geçtiğinde, iletkenin içine akım neden olan bir EMF indüklediğini keşfetti. EMF hareket hızına ve iletkenlerin kendisine ve alan şiddetine bağlı olarak değişir. Saniyede yüz milyonluk hat kuvvetinin kesişmesinde, EMF, bir Volt'a eşit hale geldi. Bir manyetik alanda manüel iletkenliğin büyük bir elektrik akımı üretemediği açıktır. Bu tür elektrik akımı kaynakları, telin büyük bir bobin üzerine sarılması veya bir tambur formunda üretilmesi ile daha etkin bir şekilde kendini gösterdi. Bobin mıknatıs ile dönen su veya buhar arasındaki milde yerleştirildi. Böyle bir mekanik akım kaynağı geleneksel jeneratörlerde bulunmaktadır.

Harika Tesla

Sırbistan'ın yaratıcı bir bilim adamı Nikola Tesla, hayatını elektriğe adamış, bugün kullandığımız pek çok keşif yapmıştır. Çok fazlı elektrikli makineler, asenkron elektrik motorları, çok fazlı AC ile güç aktarımı, büyük bilim adamlarının buluşları değildir.

Birçok kişi, Tunguska meteoru adı verilen Sibirya'daki olgunun Tesla'ya neden olduğuna eminiz. Ancak, muhtemelen, en gizemli icatlardan biri, onbeş milyon voltluk gerilimi alabilen bir transformatöre dayanmaktadır. Alışılmadık, onun aygıtı ve yasal olarak bilinmeyen hesaplamalardır. Fakat o günlerde hiçbir belirsizlik içermeyen vakum teknolojisi geliştirmeye başladılar. Bu nedenle, zamanın bilimadamının icadı unutulmuş.

Fakat bugün, teorik fizik gelişi ile, eseri yeniden ilgiyi yeniledi. Eter, bir gaz olarak kabul edildi, bunun için tüm gaz mekaniği yasaları geçerli oldu. Oradan oradaki büyük Tesla enerjiyi çekti. Eterik teorinin geçmişte birçok bilim insanı arasında çok yaygın olduğunu belirtmek gerekir. Sadece STR'un ortaya çıkışı ile - Einstein'ın varoluşunu reddeden özel görelilik teorisi - unutulmuştu, oysa daha sonra formüle edilen genel teori kendisine böyle meydan okumadı.

Ancak şimdi, bugün her yerde bulunan elektrik akımı ve cihazlar hakkında daha ayrıntılı olarak konuşalım.

Teknik cihazların geliştirilmesi - akım kaynakları

Bu tür cihazlar, farklı enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Elektrik enerjisi elde etmenin fiziksel ve kimyasal yöntemlerinin çok önce keşfedilmesine rağmen, bunlar yalnızca radyo elektroniği hızla gelişmeye başlayan yirminci yüzyılın ikinci yarısında yaygınlaştı. İlk beş galvanik çifti 25 farklı tiple doldurdu. Teorik olarak galvanik çiftler, herhangi bir oksitleyici ve indirgeyici ajan üzerinde serbest enerji elde edilebileceğinden, birkaç bin olabilir.

Akımın fiziksel kaynakları

Akımın fiziksel kaynakları biraz ilerlemeye başladı. Modern teknoloji gittikçe artan sıkı taleplerde bulunmuş ve endüstriyel termo-ve termiyonik jeneratörler büyüyen görevlerle başarılı bir şekilde başa çıkmışlardır. Fiziksel akım kaynakları, radyasyon ışınımının ve nükleer çürümenin termal, elektromanyetik, mekanik ve enerjisinin elektrik haline dönüştürüldüğü cihazlardır. Yukarıdakilere ilaveten, güneş radyasyonunun ve atomik çürümenin dönüştürülmesi için çalışanların yanı sıra elektrikli, MHD jeneratörleri de içerirler.

İletkendeki elektrik akımının kaybolmaması için iletkenin uçlarındaki potansiyel farkı korumak için harici bir kaynağa ihtiyaç vardır. Bunu yapmak için, potansiyel bir fark yaratmak ve sürdürmek için bazı elektromotor kuvveti olan enerji kaynakları bulunur. Elektrik akımı kaynağının EMF'si, artı şarjı tüm kapalı devre boyunca taşırken yapılan çalışma ile ölçülür.

Geçerli kaynak içindeki direnç kantitatif olarak karakterize eder ve kaynaktan geçen enerji kaybı miktarını belirler.

Güç ve verimlilik, harici elektrik devresindeki voltajın EMF'ye oranına eşittir.

Akımın kimyasal kaynakları

EMF'nin elektrik devresindeki akımın kimyasal kaynağı, kimyasal reaksiyonların enerjisinin elektrik reaksiyonlarına dönüştürüldüğü bir cihazdır.

İki elektrotu temel alır: negatif yüklü indirgeyici ve elektroliti temas eden pozitif yüklü bir oksitleyici. Elektrotlar arasında EMF potansiyel farkı vardır.

Genellikle kullanılan modern cihazlarda:

• İndirgeyici bir madde olarak - kurşun, kadmiyum, çinko ve diğerleri;
• Oksidasyon - nikel hidroksit, kurşun oksit, manganez ve diğerleri;
• Elektrolit - asit, alkaliler veya tuzların çözeltileri.

Çinko ve manganezden yaygın olarak kullanılan kuru elementler. Bir çinko gazı (negatif elektrot ile) alın. İçinde, direnci düşüren kömür veya grafit tozu ile mangan dioksit karışımı ile pozitif elektrot koyun. Elektrolit amonyak, nişasta ve diğer bileşenlerden oluşan bir macudur.

Asit kurşun akümülatörü, çoğunlukla yüksek güçte, stabil çalışabilen ve düşük maliyetli bir elektrik devresindeki ikincil bir kimyasal akım kaynağıdır. Bu tür piller çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Genellikle monopolist oldukları otomobiller için özellikle değerli olan starter piller için tercih edilirler.

Bir diğer ortak pil, demir (anot), nikel oksit (katot) hidrat ve elektrolit - sulu bir potasyum veya sodyum çözeltisinden oluşur. Aktif madde nikel kaplı çelik borularda bulunur.

1914 yılında Edison fabrikasındaki bir yangın sonrasında bu türlerin kullanımı azaldı. Bununla birlikte, birinci ve ikinci pil tiplerinin özelliklerini karşılaştırırsanız, demir-nikelin işlemesinin kurşun aside göre birkaç kat daha uzun olabileceği görülür.

AC ve DC alternatörler

Jeneratörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeyi amaçlayan cihazlardır.

En basit doğru akım jeneratörü , manyetik kutuplar arasına yerleştirilen bir iletkenten yapılmış bir çerçeve olarak gösterilebilir ve uçlar, izole edilmiş yarı iletkenlere (kollektör) bağlanır. Cihazın çalışması için, çerçevenin toplayıcıyla birlikte döndürülmesini sağlamak gerekir. Daha sonra manyetik kuvvetlerin etkisi altında yönünü değiştiren bir elektrik akımı oluşturur. Dış zincirde, tek bir yönde ilerleyecektir. Kolektörün çerçeve tarafından üretilen alternatif akımı düzelttiği ortaya çıkıyor. Sabit bir akım elde etmek için kollektör otuz altı veya daha fazla plakadan oluşur ve iletken bir armatür sarma şeklinde çok sayıda çerçeve içerir.

Elektrik devresindeki akım kaynağının amacını düşünün. Diğer mevcut kaynakların neler olduğunu bulacağız.

Elektrik devresi: akım, akım, akım kaynağı

Elektrik devresi, diğer nesnelerle birlikte akım için bir yol oluşturan bir akım kaynağından oluşur. Ve EMF, akım ve voltaj kavramları, aynı anda meydana gelen elektromanyetik işlemleri gösterir.

En basit elektrik devresi, akım kaynağı (batarya, galvanik pil, jeneratör, vb.), Güç tüketicileri (elektrikli ısıtıcılar, elektrik motorları, vb.) Ve gerilim kaynağının terminallerini ve tüketiciyi birbirine bağlayan tellerden oluşur.

Elektrik devresinde bir dahili (güç kaynağı) ve harici (teller, anahtarlar ve bıçak anahtarları, ölçüm aletleri) parçaları bulunur.

Çalışacak ve yalnızca kapalı bir devre sağlanırsa olumlu bir değere sahip olacaktır. Kırılma, akımın akışını durdurmasına neden olur.

Elektrik devresi, galvanik hücreler, elektroakümülatörler, elektromekanik ve termoelektrik jeneratörler, fotoseller gibi bir akım kaynağından oluşur.

Elektrikli alıcılar, enerjiyi mekanik, aydınlatma ve ısıtma cihazlarına, elektroliz tesislerine vb. Dönüştüren elektrik motorlarıdır.

Yardımcı ekipman, açma / kapama için cihazlar, ölçüm cihazları ve koruyucu mekanizmalar.

Tüm bileşenler aşağıdakilere ayrılır:

• Aktif (burada elektrik devresi bir elektrik akımı, elektrik motorları, pil, vb. Kaynaklardan oluşur);
• Pasif (elektrik alıcıları ve bağlantı kablolamayı içerir).

Zincir de olabilir:

• Doğrusal, elemanın direncinin her zaman düz bir çizgi ile karakterize edildiği;
• Doğrusal olmayan, burada direnç voltaja veya akıma bağlı.

Burada bir akım kaynağı, bir anahtar, bir elektrik lambası, bir reosta devrede bulunan en basit şemadır.

Özellikle son yıllarda böyle teknik cihazların yaygın şekilde kullanılmasına rağmen, insanlar alternatif enerji kaynaklarının kurulumunu kendince soruyorlar.

Elektrik güç kaynaklarının çeşitliliği

Hangi elektrik akımı kaynakları hala var? Bu sadece güneş, rüzgar, toprak ve gelgitler değil. Zaten resmi alternatif elektrik kaynakları olarak adlandırılmaktadırlar.

Bir çok alternatif kaynak olduğunu söylemeliyim. Bunlar yaygın değildir, çünkü bunlar henüz pratik ve kullanışlı değildirler. Ancak, kim bilir, belki geleceğin hemen arkasında olacaktır.

Yani, elektrik enerjisi tuzlu sudan elde edilebilir. Norveç'te, bu teknolojiyi kullanan bir enerji santralı daha kurulmuştur.

Elektrik istasyonları, katı oksit elektrolitli yakıt pilleri üzerinde de çalışabilir.

Kinetik enerjiden enerji alması bilinen piezoelektrik jeneratörler bilinir (yaya yolları, yaslanmış polis memurları, turnikeler ve hatta dans pistleri zaten bu teknoloji ile mevcuttur).

Ayrıca insan vücudundaki enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeyi amaçlayan nano jeneratörler de var.

Peki ya evlerin ısıtıldığı algler, elektriği üreten futbol kılıcı, aletleri şarj edebilen bisikletler ve hatta akımın kaynağı olarak kullanılan ince kıyılmış kağıtlar?

Tabii ki büyük umutlar volkanik enerjinin gelişimine aittir.

Tüm bunlar bilim insanlarının üzerinde çalıştığı günümüz gerçeğidir. Bazılarının çok yakında evlerde elektrik gibi tamamen tanıdık bir fenomen haline gelmesi mümkündür.

Belki birisi bilimadamı Nikola Tesla'nın sırlarını açığa çıkaracak ve insanlık havadan elektrik alabilecek mi?