Էլեկտրական հոսանք, էլեկտրական հոսանքի աղբյուրներ. Սահմանում եւ էություն

Ֆիզիկայի ընթացքում բոլորն էլ գիտեն, որ էլեկտրական հոսանքը նշանակում է լիցքաթափող մասնիկների ուղղորդված շարժական շարժում: Այն արտադրելու համար դիրքը ձեւավորվում է էլեկտրական դաշտ: Նույնը անհրաժեշտ է էլեկտրական հոսանքի երկարատեւ գոյությունը շարունակելու համար:

Էլեկտրական հոսանքի աղբյուրները կարող են լինել.

• Ստատիկ;
• Քիմիական;
• Մեխանիկական;
• Կիսահաղորդիչ:

Նրանցից յուրաքանչյուրում կատարվում է աշխատանք, որտեղ տարբեր լիցքավորված մասնիկները բաժանվում են, այսինքն, ստեղծվում է ընթացիկ աղբյուրի էլեկտրական դաշտը: Առանձին, կուտակվում են բեւեռներում, այն դիրքերում, որտեղ դիրեկտորիաները միացված են: Երբ բեւեռները միացված են դիրիժորի կողմից, լիցքավորող մասնիկները սկսում են շարժվել եւ էլեկտրական հոսք է ստեղծվում:

Էլեկտրական հոսանքի աղբյուրները `էլեկտրական մեքենայի գյուտը

Մինչեւ տասնյոթերորդ դարի կեսերին էլեկտրաէներգիայի ձեռք բերելու մեծ ջանքեր գործադրեցին: Միեւնույն ժամանակ, այս հարցով զբաղվող գիտնականների աճող թիվը: Իսկ Օտտո Ֆոն Գերիքը հորինել է աշխարհի առաջին էլեկտրական մեքենան: Մեկ փորձով, ծծմբով, այն հալեց ներկառուցված ապակու գնդակի մեջ, ամրացրեց եւ ապակին ջարդեց: Գերիկաը ուժեղացրեց գնդակը, որպեսզի կարողանա թելադրվել: Պտտեցնելով եւ սեղմելով կտոր կտորից, նա ստացել է կայծ: Այս շփումը զգալիորեն նվազեցրել է էլեկտրաէներգիայի կարճաժամկետ ստացումը: Սակայն ավելի բարդ խնդիրներ են լուծվել միայն գիտության հետագա զարգացման հետ:

Խնդիրն այն էր, որ Գերիկաի մեղադրանքները արագորեն անհետացան: Հանգույցի տեւողությունը բարձրացնելու համար մարմինները տեղադրվեցին փակ ածխաթթուներով (ապակյա շշեր), եւ էլեկտրաֆիկացված նյութը եղունգով ջուր էր: Փորձը օպտիմիզացվեց, երբ երկու կողմերում շիշը պատված էր պարունակող նյութերով (օրինակ փայլաթիթեղի թերթիկներ): Արդյունքում հասկացանք, որ մենք կարող էինք առանց ջրի անել:

Frog ոտքերը `որպես ներկա աղբյուր

Էլեկտրաէներգիայի ձեռքբերման մեկ այլ ձեւը առաջինը հայտնաբերեց Լուիջի Գալվանիի կողմից: Որպես կենսաբան, նա աշխատել է լաբորատորիայի մեջ, որտեղ նա փորձարկում է էլեկտրաէներգիա: Նա տեսավ, որ մեռած գորտը կտրեց ոտքը, երբ այն ոգեւորված էր մեքենայից: Բայց մի օր նույն ազդեցությունը պատահականորեն ձեռք է բերվել, երբ գիտնականը շոշափել է պողպատե շերեփով:

Նա սկսեց փնտրել էլեկտրական հոսանքի հայտնաբերման պատճառները: Էլեկտրական աղբյուրի աղբյուրները, ըստ իր վերջնական եզրակացության, եղել են գորտի հյուսվածքներում:

Մեկ այլ իտալացի, Ալեսսանդրո Վոլթան, ապացուցեց ներկայիս «frog» բնույթի անհամապատասխանությունը: Ակնկալվում էր, որ ամենամեծ հոսանքը հայտնվել է այն ժամանակ, երբ պղինձը եւ ցինկը ավելացվել են ծծմբաթթվի լուծույթին: Այս համադրությունը կոչվում է գալվանական կամ քիմիական տարր:

Բայց EMF- ի առաջացման նման գործիքի օգտագործումը չափազանց թանկ կլինի: Ուստի գիտնականները աշխատել են էլեկտրական էներգիայի արդյունահանման այլ մեխանիկական ձեւով:

Ինչպես է պայմանավորված գեներատոր կազմակերպվում:

XIX դարի սկզբին Գ.Հ. Օերստեդը հայտնաբերեց, որ որպես դիրիժորի անցած ներկ, հայտնվել է մագնիսական ծագման դաշտ: Մի փոքր անց Ֆարադայը հայտնաբերեց, որ դաշտը անցնում է այս դաշտը, EMF- ն ներգրավվում է դիրիժորի մեջ, որն առաջացնում է ընթացիկ: EMF- ն տատանվում է կախված շարժման արագությունից եւ դիրիժորներից, ինչպես նաեւ դաշտային ուժով: Մեկ վայրկյանում հարյուր միլիոն էլեկտրաէներգիայի խաչմերուկում, անթիվ EMF- ն հավասարվեց մեկ Վոլտ: Պարզ է, որ մագնիսական դաշտում կատարվող ձեռնարկը չի կարող մեծ էլեկտրական հոսք արտադրել: Այս տեսակի էլեկտրական հոսանքի աղբյուրները շատ ավելի արդյունավետ են ցույց տալիս մետաղի ոլորումը մեծ կծիկի վրա կամ արտադրում է թմբուկի տեսքով: The կծիկ տեղադրվել է լիսեռ միջեւ մագնիս եւ պտտվող ջուրը կամ գոլորշու. Նման մեխանիկական աղբյուրը բնորոշ է պայմանական գեներատորներին:

Մեծ Թեսլա

Սերբիայի մի ստեղծագործ գիտնական, Նիկոլա Թեսլան, իր կյանքը նվիրեց էլեկտրաէներգիա, բազմաթիվ հայտնագործություններ է արել, որոնք այսօր մենք օգտագործում ենք: Բազմաֆազ էլեկտրական մեքենաներ, ասինխրոն էլեկտրաշարժիչներ, բազմաֆունկցիոնալ AC- ի միջոցով էլեկտրաէներգիայի փոխանցումը հեռու չէ մեծ գիտնականի գյուտերի ամբողջ ցուցակը:

Շատերը համոզված են, որ Սիբիրում տեղի ունեցած երեւույթը, որը կոչվում է Tunguska meteorite, իրականում պատճառեց Tesla. Սակայն, ամենայն հավանականությամբ, ամենահայտնի գյուտերից մեկը տրանսֆորմատոր է, որը կարող է ստանալ մինչեւ 15 միլիոն վոլտ լարման: Ոչ սովորականն իր սարքն է, եւ հաշվարկները, որոնք օրինականորեն չեն ճանաչվում: Բայց այդ օրերին նրանք սկսեցին զարգացնել վակուումային տեխնոլոգիա, որտեղ չկան երկիմաստություններ: Հետեւաբար գիտնականի գյուտը մոռացության մատնվեց:

Սակայն այսօր, տեսական ֆիզիկայի առաջացման հետ, կրկին վերսկսեց իր աշխատանքը: Էթերը ճանաչվել է որպես գազ, որով կիրառվում է գազի մեխանիկի բոլոր օրենքները: Այնտեղից այն էր, որ մեծ Tesla- ն էներգիա էր ներշնչում: Հարկ է նշել, որ անցյալում շատ գիտնականների շրջանում էթերիայի տեսությունը շատ տարածված էր: Միայն STR- ի ստեղծման դեպքում `Էյնշտեյնի հարաբերականության հատուկ տեսությունը, որով նա հերքեց Էթերի գոյությունը, մոռացել էր, թեեւ հետագայում ձեւակերպված ընդհանուր տեսությունը նրան չի դրդել որպես այդպիսին:

Բայց հիմա, եկեք ավելի մանրամասնորեն բնակվի էլեկտրական հոսանքի եւ սարքերի վրա, որոնք այսօր համատարած են:

Տեխնիկական սարքերի զարգացում - ընթացիկ աղբյուրներ

Նման սարքերը ծառայում են տարբեր էներգիայի էլեկտրաէներգիայի փոխակերպմանը: Չնայած այն բանին, որ վաղուց հայտնաբերվել են էլեկտրաէներգիայի ստացման ֆիզիկական եւ քիմիական մեթոդները, դրանք լայն տարածում գտան միայն քսաներորդ դարի երկրորդ կեսին, երբ ռադիոյի էլեկտրոնիկան սկսեց արագ զարգանալ: Նախնական հինգ գալվանական զույգը համալրվել է եւս 25 տեսակիներով: Տեսականորեն, գալվանական զույգերը կարող են թվարկել մի քանի հազար, քանի որ ազատ էներգիան կարող է իրականացվել ցանկացած oksidizer- ի եւ նվազեցնող նյութի վրա:

Ընթացիկ ֆիզիկական աղբյուրները

Ներկայիս ֆիզիկական աղբյուրները սկսեցին զարգանալ մի փոքր ուշ: Ժամանակակից տեխնոլոգիաներն ավելի ու ավելի խիստ պահանջներ են ներկայացնում, եւ արդյունաբերական ջերմային եւ ջերմային գեներատորները հաջողությամբ հաղթահարեցին աճող առաջադրանքները: Ընթացքի ֆիզիկական աղբյուրները այնպիսի սարքեր են, որտեղ ճառագայթման ճառագայթման ջերմային, էլեկտրամագնիսական, մեխանիկական եւ էներգիան էլեկտրական է դարձել: Բացի վերը նշվածից, նրանք ներառում են նաեւ էլեկտրական, MHD գեներատորներ, ինչպես նաեւ աշխատակիցներ, արեւային ճառագայթման եւ ատոմային քայքայման համար:

Որպեսզի հաղորդիչի էլեկտրական հոսանքը չի վերանա, արտաքին աղբյուրը պետք է պահպանվի դիրիժորի ծայրերում պոտենցիալ տարբերությունը պահպանելու համար: Դա անելու համար կա էներգիայի աղբյուրներ, որոնք ունեն որոշ էլեկտրաշարժիչ ուժ , պոտենցիալ տարբերություն ստեղծելու եւ պահպանելու համար: Էլեկտրական հոսանքի աղբյուրի EMF- ն չափվում է ամբողջ փակ համակարգի միջոցով գումարած գումարն իրականացնելիս կատարված աշխատանքով:

Ընթացիկ աղբյուրի դիմադրությունը քանակականորեն բնութագրում է այն, որոշելով էներգիայի կորուստը, քանի որ այն անցնում է աղբյուրից:

Հզորությունը եւ արդյունավետությունը հավասար են արտաքին էլեկտրական միկրոհամակարգում EMF- ին լարման հարաբերակցությանը:

Ընթացիկ քիմիական աղբյուրներ

EMF- ի էլեկտրական հոսանքի ընթացիկ քիմիական աղբյուրը սարքը, որտեղ քիմիական ռեակցիաների էներգիան վերափոխվում է էլեկտրական ռեակցիաներ:

Այն հիմնված է երկու էլեկտրոդի վրա `բացասական լիցքավորված նվազեցնող եւ դրական լիցքավորված օքսիդացնող, որը կապում է էլեկտրոլիտին: Էլեկտրոդների միջեւ կա պոտենցիալ տարբերություն, EMF:

Ժամանակակից սարքավորումներում հաճախ օգտագործվում են.

• Որպես նվազեցնող նյութ, կապար, կադմիում, ցինկ եւ այլն:
• Oxidizer - նիկել հիդրոքսիդ, կապարի օքսիդ, մանգան եւ այլն;
• Էլեկտրոլիտ `թթուների, ալկալների կամ աղերի լուծույթներ:

Լայնորեն օգտագործվում են ցինկի եւ մանգանի չոր տարրեր: Վերցրեք նավի ցինկ (բացասական էլեկտրոդով): Ներսում դրեք դրական էլեկտրոդներ մանգան երկօքսիդի խառնուրդով ածուխով կամ գրաֆիտի փոշով, ինչը նվազեցնում է դիմադրությունը: Էլեկտրոլիտը ամոնիակի, օսլայի եւ այլ բաղադրիչների մածուկ է:

Թթվային կուտակիչը ամենից հաճախ երկրորդական քիմիական ընթացիկ աղբյուր է էլեկտրական միացումում, որն ունի բարձր հզորություն, կայուն գործում եւ ունի ցածր գնով: Այս տեսակի մարտկոցները օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում: Նրանք հաճախ նախընտրում են մարտկոցների համար, որոնք հատկապես արժեքավոր են ավտոմեքենաների համար, որտեղ նրանք հիմնականում մոնոպոլիստ են:

Մեկ այլ ընդհանուր մարտկոցը բաղկացած է երկաթից (անոդից), նիկելային օքսիդից (կաթոդի) հիդրատից եւ էլեկտրոլիտից `կալիումի կամ նատրիումի ջրային լուծույթ: Ակտիվ նյութը տեղադրվում է պողպատե նիկելապատված խողովակներով:

Այս տեսակի օգտագործումը նվազել է 1914 թ.-ին Edison բույսի հրդեհի հետեւանքով: Այնուամենայնիվ, եթե դուք համեմատում եք մարտկոցի առաջին եւ երկրորդ տեսակի բնութագրերը, պարզվում է, որ երկաթ-նիկելի գործողությունը կարող է լինել մի քանի անգամ ավելի, քան ոսպնյակը:

AC եւ DC այլընտրանքներ

Գեներատորները այն սարքերն են, որոնք ուղղված են մեխանիկական էներգիայի էլեկտրաէներգիայի մեջ փոխակերպմանը:

Ամենապարզ ուղիղ ընթացիկ գեներատորը կարող է ներկայացվել որպես դիրիժորից պատրաստված շրջանակ, որը տեղադրված է մագնիսական բեւեռների միջեւ, եւ վերջերը կապված էին մեկուսացված semirings (կոլեկցիոներ): Սարքի աշխատելու համար անհրաժեշտ է ապահովել շրջանակի ռոտացիան կոլեկտորի հետ: Այնուհետեւ դա էլեկտրական հոսանք է առաջացնում, փոխելով ուղղությունը ուժի մագնիսական գծերի ազդեցության ներքո: Արտաքին շղթայում նա մեկ ուղղությամբ կգնա: Ստացվում է, որ կոլեկտորը ուղղում է փոփոխվող ընթացիկին, որը արտադրվում է շրջանակում: Հաստատուն հոսանքի հասնելու համար կոլեկտորը կազմված է երեսուն-վեց կամ ավելի թիթեղներով, եւ դիրիժորը բաղկացած է կցորդի ոլորուն տեսքով բազմակի շրջանակներից:

Քննեք էլեկտրական սխեմայի ընթացիկ աղբյուրի նպատակը: Պարզենք, թե ինչ այլ աղբյուրներ գոյություն ունեն:

Էլեկտրական միացում. Ընթացիկ, ընթացիկ, ընթացիկ աղբյուր

Էլեկտրական սխեման բաղկացած է ընթացիկ աղբյուրից, որը մյուս օբյեկտների հետ միասին ստեղծում է ընթացիկ ուղի: Իսկ EMF, ընթացիկ եւ լարման հասկացությունները բացահայտում են էլեկտրամագնիսական գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում միաժամանակ:

Ամենապարզ էլեկտրական սխեմանը բաղկացած է ընթացիկ աղբյուրից (մարտկոց, գալվանական բջիջ, գեներատոր եւ այլն), սպառողների սպառողներից (էլեկտրական տաքացուցիչներ, էլեկտրական շարժիչներ եւ այլն), ինչպես նաեւ լարման աղբյուրի եւ սպառողի տերմինալները միացնող լարերը:

Էլեկտրական միացումն ունի ներքին (էլեկտրաէներգիայի աղբյուր) եւ արտաքին (լարեր, անջատիչներ եւ դանակների անջատիչներ, չափիչ գործիքներ) մասեր:

Այն կաշխատի եւ դրական արժեք կունենա միայն այն դեպքում, եթե փակ կապահովվի: Ցանկացած խախտում առաջացնում է ընթացիկ հոսքը դադարեցնել:

Էլեկտրական սխեմանը բաղկացած է գալվանական բջիջների, էլեկտրակոկուլյատորների, էլեկտրամեխանիկական եւ ջերմային էլեկտրական գեներատորների, լուսանկարի եւ այլ տեսակների ներկա աղբյուրից:

Էլեկտրական ընդունիչներ են էլեկտրական շարժիչներ, որոնք էներգիայի փոխակերպում են մեխանիկական, լուսավորող եւ ջեռուցման սարքեր, էլեկտրոլիզի բույսեր եւ այլն:

Օժանդակ սարքավորումն է միացման եւ անջատման սարքերը, չափիչ սարքերը եւ պաշտպանիչ մեխանիզմները:

Բոլոր բաղադրիչները բաժանված են.

• Ակտիվ (որտեղ էլեկտրական սխրին բաղկացած է էլեկտրական հոսանքի աղբյուրից, էլեկտրաշարժիչների, մարտկոցներից եւ այլն);
• Պասիվ (որը ներառում է էլեկտրական ընդունիչներ եւ միացնող էլեկտրալարեր):

Շղթան կարող է լինել նաեւ `

• Գծային, որտեղ տարրերի դիմադրությունը միշտ բնութագրվում է ուղիղ գծով.
• Ոչ գծային, որտեղ դիմադրությունը կախված է լարման կամ ընթացիկ վիճակում:

Ահա ամենադյուրին սխեման, որտեղ շրջանառվում են ներկայիս, բանալին, էլեկտրական լամպի, ռեոստատի աղբյուրը:

Չնայած տարածված լայն տարածում ունեցող նման տեխնիկական սարքերի օգտագործմանը, հատկապես վերջին տարիներին մարդիկ ավելի շատ են իրենցից պահանջում այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրների տեղադրման մասին:

Էլեկտրաէներգիայի աղբյուրների բազմազանությունը

Էլեկտրական հոսանքի աղբյուրները դեռ գոյություն ունեն: Դա ոչ միայն արեւը, քամին, երկիրը եւ տրոհումները: Նրանք արդեն դարձել են այսպես կոչված էլեկտրաէներգիայի պաշտոնական այլընտրանքային աղբյուրներ:

Պետք է ասել, որ կան այլընտրանքային աղբյուրներ: Նրանք տարածված չեն, քանի որ դրանք դեռ գործնական եւ հարմար չեն: Սակայն, ով գիտի, գուցե ապագան հենց նրանց հետեւից կլինի:

Այսպիսով, էլեկտրական էներգիան կարելի է ձեռք բերել աղի ջրից: Նորվեգիայում արդեն ստեղծվել է էլեկտրակայան, որն օգտագործում է այս տեխնոլոգիան:

Էլեկտրակայանները կարող են նաեւ աշխատել վառելիքի բջիջների վրա, պինդ օքսիդի էլեկտրոլիտով:

Պիետոէլեկտրական գեներատորները, որոնք հայտնի են էներգիայի ստացման համար, հայտնի են կինետիկ էներգիայի շնորհիվ (հետիոտնային ուղիներ, վերադարձվող ոստիկաններ, տուրիստական ռեժիմներ եւ նույնիսկ այս պարագայում արդեն գոյություն ունեն պարային հարկեր):

Կան նաեւ նանո-գեներատորներ, որոնք ուղղված են մարդու մարմնում էներգիայի էլեկտրական փոխարկմանը:

Իսկ ինչ վերաբերում է այն ջրվեժներին, որ տները ջեռուցվում են, ֆուտբոլային սուրերը, որոնք առաջացնում են էլեկտրականություն, հեծանիվներ, որոնք կարող են գանձել գինեգործները եւ նույնիսկ ներծծված թուղթը, որպես ներկա աղբյուր:

Իհարկե, հսկայական հեռանկարները պատկանում են հրաբխային էներգիայի զարգացմանը:

Այս ամենը այսօր իրականությունն է, որի վրա աշխատում են գիտնականները: Հնարավոր է, որ նրանցից մի քանիսը շատ շուտով կդառնան լիարժեք ծանոթ երեւույթ, ինչպիսին այսօր տներում էլեկտրաէներգիա է:

Գուցե ինչ-որ մեկը գիտնական Նիկոլա Թեսլայի գաղտնիքները բացահայտի, եւ մարդկությունը կկարողանա հեշտությամբ ստանալ էլեկտրաէներգիա ստանալ օդից: