Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Современные химические источники тока

Современные химические источники тока. Гальванические элементы, аккумуляторы, конденсаторы

Современные химические источники тока. Гальванические элементы, аккумуляторы, конденсаторы

Введение

Химические источники тока (ХИТ) являются неотъемлемой и важной частью огромного числа объектов и элементов техники. Они находят широкое применение в автомобильном, напольном (электрокары, электропогрузчики), водном, авиационном, морском и железнодорожном транспорте, входят в состав энергосистем атомных, тепловых и гидроэлектростанций, обеспечивают работу систем связи, телефонных станций и мобильных телефонов, работают совместно с солнечными, ветровыми и приливными генераторами, широко используются в различных приборах, инструментах и оборудовании, в бытовой, медицинской и военной технике. Аккумуляторные батареи можно встретить в космосе в составе космических станций и ракет, в самых глубоких морских впадинах на подводных аппаратах и глубоко под землей. Диапазон емкости аккумуляторов распространяется от 10 -9 до 2*10 4 Ач. Они могут быть размером от 10 -9 до 1 м 3 . Отдельные аккумуляторы собираются в батареи, создавая системы с мегаваттной мощностью. Если одновременно включить все существующие химические источники тока, то их мощность превысит мощность всех тепловых и гидроэлектростанций.¶

Большую роль ХИТ играют в фото- и кинотехнике. Они используются в кино- и видеокамерах, фотоаппаратах, переносных видеомагнитофонах, системах связи, осветительном оборудовании для подводных съемок, различных транспортных средствах, применяемых на съемках,и т.п.¶

Широкое применение ХИТ в фото- и кинотехнике, а также в системах и оборудовании,обслуживающих процессы кино- и фотосъемок, требует от специалистов умения обоснованно выбирать необходимый источник тока и правильно его эксплуатировать. Для этого нужно иметь представление о работе ХИТ, специфике отдельных электрохимических систем, на базе которых созданы источники. тока. Это позволит максимально эффективно и экономично использовать источники тока.¶

Первый химический источник тока был открыт случайно. Итальянский ученый Л. Гальвани, проводя опыты с использованием лягушек, заметил, что одна из них, подвешенная на балконе за медный крючок, при соприкосновении с железным ограждением балкона, начинала дергаться. Было введено понятие «животное» электричество. Позже другой итальянский ученый А. Вольта доказал, что причиной появления электрического тока в опыте с лягушкой является не «животное» электричество, а физико-химические процессы, происходящие при погружении двух различных металлов в электролит. Лягушка оказались лишь чувствительным прибором для обнаружения электричества. В 1800 г. Вольта продемонстрировал первый химический источник тока, собранный путем чередования медных и цинковых кружков, проложенных картоном, смоченным электролитом.¶

Но был ли это действительно первый ХИТ? В 1936 г. на территории Ирака археолог Кенинг нашел терракотовый сосуд со вставленными в него медным цилиндром и железным стержнем, укрепленным по центру с помощью пробки. Было высказано предположение, что это гальванический элемент, принадлежавший древним шумерам, жившим на планете еще 5000 лет назад. Ученый-археолог предположил, что сосуд заливался каким-либо доступным в те времена электролитом: уксусом, фруктовым соком, морской водой. Найденный сосуд наполнили электролитом и получили электрический ток. Правда, удельная энергия такого гальванического элемента составляла всего 1 Втч/кг. Зачем был нужен шумерам гальванический элемент? Недалеко от найденного сосуда были обнаружены серебряные украшения с тонкой позолотой. Вручную нанести такой тонкий слой золота невозможно. Таким образом, возникла гипотеза о гальваническом нанесении золота с использованием химического источника тока.¶

Развитие ХИТ шло быстрыми темпами, что определялось большой потребностью в них. Первая свинцово-кислотная батарея была изготовлена Планте в 1859 г., а уже в 1881 r. был испытан первый электромобиль с такой батареей. В 1900 г. Юнгером был изобретен никель-железный аккумулятор, а в 1901 г. Эдисоном — никель-кадмиевый.¶

Источники электрической энергии

Энергетическая проблема является одной из основных проблем человечества. Основными источниками энергии, на данный момент, являются газ, уголь и нефть. По прогнозным данным запасов нефти хватит на 40 лет, угля на 395 лет и газа на 60 лет. Мировая система энергетики подвергается гигантским проблемам.

Относительно электроэнергии, то источники электрической энергии представлены различными электростанциями – тепловыми, гидроэлектростанциями и атомными электростанциями. В результате стремительного истощения природных энергетических носителей на первый план выводится задача по поиску новых методов получения энергии.

Источник электрической энергии (Electric energy source) — электротехническое изделие (устройство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию (ГОСТ 18311-80).

Источники основной электрической энергии

Работают на органическом топливе – мазут, уголь, торф, газ, сланцы. Размещаются ТЭС, главным образом, в том регионе, где присутствуют природные ресурсы и вблизи крупных нефтеперерабатывающих предприятий.

Возводятся в местах, где большие реки перекрываются плотиной, и благодаря энергии падающей воды вращаются турбины электрогенератора. Получение электроэнергии таким методом считается самым экологичным за счет того, что не происходит сжигание различных видов топлива, следовательно, отсутствуют вредные отходы. Подробнее смотрите здесь — Принцип работы гидроэлектростанции

Читайте так же:
В чем проявляется тепловое химическое магнитное действие тока

Для нагрева воды требуется энергия тепла, которая выделяется в результате ядерной реакции. А в остальном она схожа с тепловой электростанцией.

Нетрадиционные источники энергии

К ним относятся ветер, солнце, тепло земных турбин и океанические приливы. В последнее время их все чаще используют как нетрадиционные дополнительные источники энергии. Ученые утверждают, что к 2050 году нетрадиционные энергоисточники станут основными, а обычные потеряют свое значение.

Есть несколько способов ее применения. Во время физического метода получения энергии солнца применяются гальванические батареи, способные поглощать и преобразовывать солнечную энергию в электрическую или тепловую. Также используется система зеркал, отражающая солнечные лучи и направляющая их в трубы, заполненные маслом, где концентрируется солнечное тепло.

В некоторых регионах целесообразнее использовать солнечные коллекторы, с помощью которых есть возможность в частичном решении экологической проблемы и использования энергии для бытовых нужд.

Основные достоинства энергии солнца – общедоступность и неисчерпаемость источников, полная безопасность для окружающей среды, основные экологически чистые источники энергии.

Главный недостаток – потребность в больших площадях земли для строительства солнечной электростанции.

Ветряные электростанции способны производить электрическую энергию только в том случае, когда дует сильный ветер. «Основные современные источники энергии» ветра – ветряк, представляющий собой достаточно сложную конструкцию. В нем запрограммированы два режима работы – слабый и сильный ветер, а также есть остановка двигателя, если очень сильный ветер.

Основной недостаток ветряных электростанций (ВЭС) — шум, получаемый во время вращения лопастей пропеллеров. Самыми целесообразными являются небольшие ветряки, предназначенные для обеспечения экологически безопасной и недорогой электроэнергией дачных участок или отдельных ферм.

Для производства электрической энергии используется энергия прилива. Для того, чтобы построить простейшую приливную электростанцию потребуется бассейн, перекрытое плотиной устье реки или залив. Плотина оснащена гидротурбинами и водопропускными отверстиями.

Вода во время прилива поступает в бассейн и когда происходит сравнение уровней воды в бассейне и в море, водопропускные отверстия закрываются. С приближением отлива водный уровень уменьшается, напор становится достаточной силы, турбины и электрогенераторы начинают свою работу, постепенно вода из бассейна уходит.

Новые источники энергии в виде приливных электростанций имеют некоторые минусы – нарушение нормального обмена пресной и соленой воды; влияние на климат, так в результате их работы меняется энергетический потенциал вод, скорость и площадь перемещения.

Плюсы – экологичность, невысокая себестоимость производимой энергии, сокращение уровня добычи, сжигания и транспортировки органического топлива.

• Нетрадиционные геотермальные источники энергии

Для производства энергии используется тепло земных турбин (глубинные горячие источники). Данное тепло можно применять в любом регионе, но расходы смогут окупиться лишь там, где горячие воды максимально приближены к земной коре – местности активной деятельности гейзеров и вулканов.

Основные источники энергии представлены двумя типами – подземный бассейн естественного теплоносителя (гидротермальный, паротермальный или пароводяной источники) и тепло горных горячих пород.

Первый тип представляет собой готовые к применению подземные котлы, из которых пар или воду добывать можно обычными буровыми скважинами. Второй тип дает возможность получения пара или перегретой воды, которые в дальнейшем можно использовать в энергетических целях.

Основной недостаток обоих типов – слабая концентрация геотермических аномалий, когда горячие породы или источники подходят близко к поверхности. Также требуется обратная закачка в подземный горизонт отработанной воды, поскольку термальная вода имеет множество солей токсичных металлов и химических соединений, которые нельзя сбрасывать в поверхностные водные системы.

Достоинства – данные запасы неисчерпаемы. Геотермальная энергия пользуется большой популярностью благодаря активной деятельности вулканов и гейзеров, территория которых занимает 1/10 площади Земли.

Новые перспективные источники энергии – биомасса

Биомасса бывает первичной и вторичной. Для получения энергии можно использовать высушенные водоросли, отходы сельского хозяйства, древесину и т. д. Биологический вариант использования энергии – получение из навоза биогаза в результате сбраживания без доступа воздуха.

На сегодняшний день в мире накопилось приличное количество мусора, ухудшающего окружающую среду, мусор оказывает губительное влияние на людей, животных и на все живое. Именно поэтому требуется развитие энергетики, где будет использоваться вторичная биомасса для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Согласно подсчетам ученых, населенные пункты могут полностью обеспечивать себя электроэнергией только за счет своего мусора. Более того, отходы практически отсутствуют. Следовательно, будет решаться проблема уничтожения мусора одновременно с обеспечением населения электроэнергией при минимальных расходах.

Преимущества – не повышается концентрация углекислого газа, решается проблема использования мусора, следовательно, улучшается экология.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Читайте так же:
Количество теплоты через силу тока напряжение

Картинки на тему «Электрический ток»

Автор: Муллагильдин Зиганнур Фарукович. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока физики, скачайте бесплатно презентацию «Электрический ток.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 854 КБ.

Электрический ток

СлТекстСлТекст
1Электрический ток. Источники7углем. В элементе используют клейстер из
электрического тока. Урок 25 -5.муки на растворе нашатыря. При
2Электрический ток – это упорядоченноевзаимодействии нашатыря с цинком, цинк
(направленное)движение заряженных частиц.приобретает отрицательный заряд, а
Необходимое условие возникновения иугольный стержень — положительный заряд.
существования электрического тока. НаличиеМежду заряженным стержнем и цинковым
свободных носителей зарядов- электронов,сосудом возникает электрическое поле. В
ионов. Наличие электрического поля.таком источнике тока уголь является
3Под действием электрического поляположительным электродом, а цинковый сосуд
заряженные частицы, которые свободно— отрицательным электродом.
перемещаться в этом проводнике, придут в8Из нескольких гальванических элементов
движение в направлении действия на нихможно составить батарею. Источники тока на
электрических сил, возникнет электрическийоснове гальванических элементов
ток.применяются в бытовых автономных
4Чтобы электрический ток в проводникеэлектроприборах, источниках бесперебойного
существовал длительное время, необходимопитания. Аккумуляторы — в автомобилях,
все это время поддерживать в немэлектромобилях, сотовых телефонах.
электрическое поле. Для этой цели9Лейденская банка — первый источник
используют различные источникитока. К середине XVIII в. в Голландии, в
электрического тока: Существуют различныеЛейденском университете, ученые под
виды источников тока: Механическийруководством Питера ван Мушенбрука нашли
источник тока — механическая энергияспособ накопления электрических зарядов.
преобразуется в электрическую энергию. КТаким накопителем электричества была
ним относятся : электрофорная машиналейденская банка — стеклянный сосуд,
(диски машины приводятся во вращение встенки которого снаружи и изнутри оклеены
противоположных направлениях. В результатесвинцовой фольгой. Лейденская банка,
трения щеток о диски на кондукторах машиныподключенная обкладками к электрической
накапливаются заряды противоположногомашине, могла накапливать и долго
знака), динамо-машина, генераторы.сохранять значительное количество
5Тепловой источник тока — внутренняяэлектричества. Разряд лейденской банки
энергия преобразуется в электрическуюимел достаточную мощность. Если ее
энергию. Например, термоэлемент — двеобкладки соединяли отрезком толстой
проволоки из разных металлов необходимопроволоки, то в месте замыкания
спаять с одного края, затем нагреть местопроскакивала сильная искра, и накопленный
спая, тогда между другими концами этихэлектрический заряд мгновенно исчезал. Так
проволок появится напряжение. Применяютсястало возможным получить кратковременный
в термодатчиках и на геотермальныхэлектрический ток. Затем банку надо было
электростанциях. Термоэлементы можноснова заряжать. Сейчас подобные приборы мы
изготовлять не только из разнородныхназываем электрическими конденсаторами.
металлических проволок, но и из10УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Условное
разнородных полупроводников. Это впервыеобозначение источника тока на
предложил советский ученый А.Ф.Иоффе вэлектрической схеме. Или батареи,
1930 г.состоящей из нескольких источников.
6Световой источник тока — энергия света11Луиджи Гальвани ( 1737-1798 ) — — один
преобразуется в электрическую энергию.из основоположников учения об
Например, фотоэлемент — при освещенииэлектричестве, его опыты с «животным»
некоторых полупроводников световая энергияэлектричеством положили начало новому
превращается в электрическую. Изнаучному направлению — электрофизиологии.
фотоэлементов составлены солнечныеВ результате опытов с лягушками Гальвани
батареи. Применяются в солнечных батареях,предположил существование электричества
световых датчиках, калькуляторах,внутри живых организмов. Изобретение
видеокамерах.гальванического элемента. Первая
7Химический источник тока — вэлектрическая батарея появилась в 1799
результате химических реакций внутренняягоду. Её изобрел итальянский физик
энергия преобразуется в электрическую.Алессандро Вольта (1745 — 1827) —
Например, гальванический элемент — витальянский физик, химик и физиолог,
цинковый сосуд вставлен угольный стержень.изобретатель источника постоянного
Стержень помещен в полотняный мешочек,электрического тока.
наполненный смесью оксида марганца с
Электрический ток.ppt

Электрический ток

«Источники электрического тока» — Что у вас получится? Применение источников тока. Классификация источников тока. Герметичные малогабаритные аккумуляторы (ГМА). Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию. Фотоэлемент. Аккумулятор. Термопара. Что получилось? Вопросы: Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

«Постоянный электрический ток» — 10.1. Причины электрического тока. Т.е. необходим круговорот зарядов. Там, где носители только электроны, плотность тока определяется выражением: (10.2.5). Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. Поэтому поле и называется электростатическим. Линии в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются.

«Электрический ток в газах» — возникает в газе обычно при давлениях порядка атмосферного Рат. Разряд, существующий при действии внешнего ионизатора, — несамостоятельный. Коронный разряд. Электрический ток в газах. Дуговой разряд. Тлеющий разряд. Электронный удар Термическая ионизация Фотоионизация Радиоактивность. В мировой промышленности около 90% инструментальной стали выплавляется именно в дуговых электропечах.

Читайте так же:
Формула для теплоты через силу тока

«Направление электрического тока» — Действие тока. Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. Сила тока, подобно заряду, — величина скалярная. Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов и ионов. Электрический ток. Электрический ток имеет определённое направление. Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

«Электрический ток в электролитах» — В составе стекла имеются положительные и отрицательные ионы. Электрический ток в электролитах. Электрический ток проводят растворы многих веществ в воде. Проводимость электролитов. Примером твёрдого электролита может служить стекло. Закон электролиза. Электролиз. Электролиты. В электрическом поле ионы приходят в движение и создают электрический ток.

«Урок Электрический ток» — Единица измерения: 1Ом = 1В / 1А. R – сопротивление. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорционально сопротивлению. Тема: обобщение знаний по разделу физики «Электрический ток». Измерения 1м2. Выдающийся ученый XVIII – XIX вв. Параллельное соединение. Последовательное соединение.

Источник тока

Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.

Источник тока используется в качестве простейшей модели некоторых реальных источников электрической энергии или как часть более сложных моделей реальных источников, содержащих другие электрические элементы. Следует заметить, что электрические характеристики реальных источников могут быть близки к свойствам источника тока или его противоположности — источника напряжения.

В электротехнике источником тока называют любой источник электрической энергии.

Содержание

  • 1 Свойства
    • 1.1 Идеальный источник тока
    • 1.2 Реальный источник
  • 2 Примеры
  • 3 Применение
  • 4 Обозначения
  • 5 Примечания
  • 6 См. также
  • 7 Литература

Свойства [ править | править код ]

Идеальный источник тока [ править | править код ]

Сила тока, текущего через идеальный источник тока, всегда одинакова по определению:

I = const >>

Напряжение на клеммах идеального источника тока (не путать с реальным источником!) зависит только от сопротивления R подключенной к нему нагрузки:

U = I ⋅ R

Мощность, отдаваемая источником тока в нагрузку:

P = I 2 ⋅ R cdot R>

Поскольку ток через идеальный источник тока всегда одинаков, то напряжение на его клеммах и мощность, передаваемая им в нагрузку, с ростом сопротивления нагрузки возрастают, достигая в пределе бесконечных значений.

Реальный источник [ править | править код ]

В линейном приближении любой реальный источник тока (не путать с описанным выше источником тока — моделью!) или иной двухполюсник может быть представлен в виде модели, содержащей, по меньшей мере, два элемента: идеальный источник и внутреннее сопротивление (проводимость). Одна из двух простейших моделей — модель Тевенина — содержит источник ЭДС, соединенный последовательно с сопротивлением, а другая, противоположная ей, модель Нортона — источник тока, соединенный параллельно с проводимостью (то есть идеальным резистором, свойства которого принято характеризовать значением проводимости). Соответственно, реальный источник в линейном приближении может быть описан при помощи двух параметров: ЭДС E >> источника напряжения (или силы тока I источника тока) и внутреннего сопротивления r (или внутренней проводимости y = 1 / r ).

Можно показать, что реальный источник тока с внутренним сопротивлением r эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление r и ЭДС E = I ⋅ r >=Icdot r> .

Напряжение на клеммах реального источника тока равно

U out = I R ⋅ r R + r = I R 1 + R / r . >=I>=I<1+R/r>>.>

Сила тока в цепи равна

I out = I r R + r = I 1 1 + R / r . >=I>=I<1+R/r>>.>

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна

P out = I 2 R ( 1 + R / r ) 2 . >=I^<2>>>.>

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например, по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. В частности, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Примеры [ править | править код ]

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени ( t ≪ L / R ) после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) приводит к резкому возрастанию напряжения между контактами и к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник переменного тока. Следовательно, размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо. Вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки (без отключения линии) эту обмотку предварительно шунтируют.

Читайте так же:
Тепловое действие тока кроссворд

Применение [ править | править код ]

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

  • Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Применяется в основном для полевых транзисторов и электронных ламп.
  • Источник тока, управляемый током (ИТУТ). Применяется, как правило, для биполярных транзисторов.

В схеме токового зеркала (рисунок 2) ток нагрузки в правой ветви задается равным эталонному току в левой ветви, так что по отношению к нагрузке R2 эта схема выступает как источник тока.

Обозначения [ править | править код ]

Существуют различные варианты обозначений источника тока. Наиболее часто встречаются обозначения (a) и (b). Вариант (c) устанавливается ГОСТ [1] и IEC [2] . Стрелка в кружке указывает положительное направление тока в цепи на выходе источника. Варианты (d) и (e) встречаются в зарубежной литературе. При выборе обозначения нужно быть осмотрительным и использовать пояснения, чтобы не допускать путаницы с источниками напряжения.

Особенности источников тока

Время на чтение:

Существует несколько видов источников тока, различающиеся по природе происхождения энергии. Каждый из этих видов имеет свои индивидуальные особенности, в частности, принципы выработки электрической энергии, а также ее преобразование. Определить, какой тип элемента применяется, можно с помощью графического обозначения.

Что такое источники тока

Источники тока – это элементы электрической цепи, который поддерживают энергию с заданными параметрами. При этом, энергоснабжение цепи не зависит от характеристик элементов, входящих в её состав, в частности, сопротивления.

Прибор для выработки тока

Различают идеальные и реальные устройства для выработки тока:

  • Идеальные определяются только благодаря гипотезам и теоретическим выкладкам. Так, учёные нередко определяют ряд условий, при которых ток имеет максимальные значения, приближенные к идеалу. То есть, осуществляется имитация идеального источника.
  • Реальные условия поддерживают заданные параметры выходного тока и напряжения. Любой прибор обеспечивает свою работу, при условии, что это позволяют сделать его технические характеристики.

Важно! Таким образом, максимальное значение тока и напряжения дают возможность определить, какой именно вариант источника будет использован в цепи – идеальный или реальный.

Виды источников

Существует несколько видов устройств для выработки тока, каждый из которых имеет свои основные показатели, характеристики и особенности, приведённые в следующей таблице:

Вид источникаХарактеристики источника тока
МеханическийСпециальное устройство (генератор) обеспечивает трансформацию механической энергии в электрическую. В настоящее время большое количество тока производится именно с помощью механических источников.
ТепловойВ основу работы агрегатов заложен принцип переработки тепловой энергии в электрическую. Такое преобразование происходит благодаря разности температур контактирующих между собой полупроводников. В настоящее время разработаны источники тока, тепловая энергия в которых вырабатывается благодаря распаду радиоактивных элементов.
ХимическийХимические варианты можно условно разделить на 3 группы – гальванические, аккумуляторы и тепловые.

· Гальванический элемент работает посредством взаимодействия 2-х разных металлов, помещенных в электролит.

· Аккумуляторы – устройства, которые можно несколько раз заряжать и разряжать. Существует несколько видов аккумуляторов с различными типами элементов, входящих в их состав.

Важно! Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, которые определяются принципом использования, а также исходными показателями вырабатываемой энергии.

Механические источники

Механические агрегаты являются самыми простыми по принципу их использования и обустройства. Характеристика таких генераторов очень проста для понимания. В специальных устройствах вырабатывается энергия, которая впоследствии преобразуется в электричество. Такие приборы используются на тепловых электростанциях и гидроэлектростанциях.

Механический

Тепловые источники

Тепловые варианты источников обеспечивают уникальный принцип работы. Энергия вырабатывается благодаря образованию термопары, которая. Это означает, что на концах проводников обеспечивается расчётная разность температур, элементы взаимодействуют между собой, создавая электрическое поле.

Тепловой

Обратите внимание! Радиоактивные термопары используют в космической промышленности. Эффективность такого использования возможна благодаря долгому сроку службы и эффективным показателям вырабатываемой мощности.

В результате подобного движения заряженных частиц от горячей части проводника к холодной возникает электроток. При этом, чем больше разница температур, тем выше показатель результативной энергии. На практике термопары нередко входят в состав измерительных приборов.

Световые источники

Световые устройства ля выработки электроэнергии считаются самыми экологичными, эффективными и относительно дешевыми. Специальная панель из полупроводников поглощает световые частицы, которые при таком взаимодействии выдают определенное напряжение.

Световой

При этом, световые панели имеют небольшой показатель КПД – 15 %. Панели такого типа нашли широкое применение – от бытовых приборов до инновационных разработок в космической отрасли.

Важно! Световые источники начали использоваться вместо литиевых батарей из-за высокой стоимости последних. Несмотря на то, что многие объекты промышленности требуют значительного переоснащения для перехода на световые источники, конечная экономия возникает уже на первичных этапах эксплуатации.

Химические источники

В данную группу входит 3 основных устройства, отличающиеся строением и принципом работы:

  • Гальванический элемент – это вариант для выработки электроэнергии, который может быть использован один раз. То есть, после полной разрядки, повторное накопление заряда на внутреннем веществе невозможно. В состав таких приборов входят солевые, литиевые или щелочные батарейки.
  • Аккумуляторы – подразделяются на несколько типов: свинцово-кислотные, литий-ионные, никель-кадмиевые.
  • Тепловые элементы – используются в космической и инновационной промышленности для производства кратковременного тока с высокими показателями. Практическое применение агрегатов основано на потребностях в резервных источниках питания.

Важно! Химико-тепловые устройства требуют первоначального нагрева до 500–600 °С, чтобы активизировать твердый электролит.

В каждой сфере промышленности используется собственный вариант с конкретными параметрами. В бытовых условиях применяются, в основном, батарейки; в производственной – аккумуляторы.

Обозначение источников тока

Чтобы при выборе не возникало вопроса относительно того, какой тип источника тока представлен, используются специальные обозначения. В физике существуют точные графические изображения, которые позволяют идентифицировать тип применяемого источника:

Обозначения

На каждой схеме условных обозначений можно увидеть следующие параметры:

  • Общее обозначение источника тока и движущей силы ЭДС;
  • Графическое изображение без ЭДС;
  • Химический тип;
  • Батарея;
  • Постоянное напряжение;
  • Переменное напряжение;
  • Генератор.

Благодаря графическим идентификаторам на схеме электрической цепи всегда можно определить, какой именно тип используется в конкретной ситуации, и как правильно его обозначать. Существуют также международные обозначения, которые встречаются немного реже, обычно при реализации интернациональных проектов.

Принцип действия

Каждая маркировка источников тока определяет принцип его действия. В стандартной ситуации выработка энергии производится посредством взаимодействия составляющих частей, а именно:

  • Механический тип. В результате взаимодействия деталей механизма, возникает трение. Благодаря такому явлению, возникает статическое электричество, преобразуемое в ток.
  • Механические конструкции работают посредством образования последовательно движущихся заряженных частиц. Явление возникает благодаря взаимодействию химического элемента с электролитом. Заряженные частицы покидают структуру кристаллической решётки металла, входя в состав проводящей жидкости.
  • Солнечные батареи (световые источники) работают за счет выбивания заряженных частиц из диэлектрической (кремниевой) основы под воздействием светового потока. Благодаря этому возникает постоянное напряжение.
  • Тепловые. Как правило, это 2 последовательно соединенных металлических основания. Одна часть нагревается, а вторая остается охлажденной. При изменении температурного режима возникает разница температур, в результате чего происходит движение заряженных частиц.

Важно! Любое изменение в строении вещества может привести к необратимым последствиям, которые проявятся при работе устройства.

Конструкция

Конструкция элемента влияет на принцип его работы. Каждый источник, который выдает электрический ток, имеет определенную конструкцию:

  • Самый простой бытовой аккумулятор включает в себя металлический корпус, внутри которого используется щелочная среда. Дополнительными элементами являются свинцовые пластины, на которых накапливаются катоды и аноды.

Аккумулятор

  • Обычная бытовая батарейка с входящим в её состав сухим элементом имеет металлический корпус, в который помещен стержень-накопитель катодов. Всё прочее пространство заполнено солевым электролитом.

Батарейка

  • Генератор переменного тока – это устройство, состоящее из трещоток или металлической рамки.

Механический принцип устройства

  • Тепловой источник тока, который уже включен в цепь. Это обычная рамка, установленная на подставке из диэлектрика. Обычно, конструкция подключена к измерительному прибору, типа амперметра. Источник тепла – это пламя или внешний электрический импульс.

Тепловое устройство

Важно! Подобная конструкция помогает точно понять, как образуется энергия, которая впоследствии преобразуется в ток. Каждый вариант строения обычно заключен в специальный корпус из диэлектрического материала.

Условия работы источников тока

Любой источник тока работает при определенных условиях. В отсутствие химической реакции внутри элементов не смогут образовываться заряженные частицы. Если будет отсутствовать анод и катод, то движения частиц не возникнет даже при наличии реакции.

В аккумуляторах происходит похожий процесс, но толчком для возникновения химической реакции является замыкание во внешней электрической цепи. Заряженные элементы начинают двигаться от анода к катоду и наоборот, создавая постоянный поток.

Идеальный и реальный

Световые типы не могут работать без наличия источника света. КПД зависит от типа используемого диэлектрического элемента. Дополнительно необходимо иметь в наличии приспособление ля преобразования полученной энергии.

Тепловой вариант не будет работать, если в его основу входит 1 тип металла. Если будет отсутствовать источник тепла, то ни о каком возникновение движущихся частиц не может быть и речи.

Источники

Для выработки электрической энергии требуется выбрать источник тока, соответствующий потребностям в конкретной сфере применения. Существует несколько вариантов таких приспособлений, каждый из которых имеет определенное строение, принцип работы и индивидуальные технические показатели.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector