Fizik dersinden herkes, elektrik akımının bir yük taşıyan parçacıkların düzenli hareketi anlamına geldiğini bilir. Bunu elde etmek için, iletkende bir elektrik alanı oluşur. Elektrik akımının uzun süre devam etmesi için aynı şey gereklidir.
Elektrik akımı kaynakları şunlar olabilir:
- statik;
- kimyasal;
- mekanik;
- yarıiletken.
Her birinde, farklı yüklü parçacıkların ayrıldığı, yani akım kaynağının bir elektrik alanının oluşturulduğu çalışma yapılır. Ayrılmış olarak, direklerde, iletkenlerin bağlı olduğu yerlerde birikirler. Kutuplar bir iletken ile bağlandığında, yükü olan parçacıklar hareket etmeye başlar ve bir elektrik akımı oluşur.
Elektrik akımı kaynakları: elektrik makinesinin icadı
On yedinci yüzyılın ortalarına kadar, elektrik akımı almak için çok çaba harcandı. Aynı zamanda, bu konuyla ilgilenen bilim insanlarının sayısı artıyordu. Ve burada Otto von Guericke dünyanın ilk elektrikli otomobilini icat etti. Kükürt ile yapılan deneylerden birinde, içi boş bir cam topu içinde eridi, sertleştirildi ve camı kırdı. Guericke topu bükmek için güçlendirdi. Döndürerek ve bir deri parçasına basarak kıvılcım aldı. Bu sürtünme, kısa süreli elektrik üretimini önemli ölçüde kolaylaştırdı. Ancak daha zor problemler sadece bilimin daha da gelişmesiyle çözüldü.
Sorun Guericke’nin suçlamalarının hızla ortadan kalkmasıydı. Yükün süresini arttırmak için, gövdeler kapalı kaplara (cam şişeler) ve elektrikli bir malzeme olarak işlev gören bir çiviyle su yerleştirildi. Şişe her iki tarafa iletken bir malzeme (örneğin folyo tabakaları) ile kaplandığında deney optimize edildi. Sonuç olarak, susuz yapmanın mümkün olduğunu fark ettiler.
Akım kaynağı olarak kurbağa bacağı
Elektrik üretmenin başka bir yolu ilk olarak Luigi Galvani tarafından keşfedildi. Biyolog olarak elektrikle deney yaptığı bir laboratuvarda çalıştı. Ölü bir kurbağanın ayağının bir arabadan gelen bir kıvılcım tarafından heyecanlandığında nasıl daraldığını gördü. Ancak bir kez aynı etki bilim adamı çelik bir neşterle dokunduğunda kazayla elde edildi.
Elektrik akımının nedenlerini aramaya başladı. Son sonucuna göre elektrik akımı kaynakları kurbağa dokularındaydı.
Başka bir İtalyan, Alessandro Volto, akımın ortaya çıkmasının "kurbağa" doğasının başarısızlığını kanıtladı. En büyük akımın, sülfürik asit çözeltisine bakır ve çinko eklendiğinde meydana geldiği kaydedildi. Bu kombinasyona galvanik veya kimyasal element denir.
Ancak EMF elde etmek için böyle bir aracın kullanılması çok maliyetli olacaktır. Bu nedenle, bilim adamları elektrik enerjisi üretmek için başka bir mekanik yöntem üzerinde çalıştılar.
Düzenli bir jeneratör nasıl düzenlenir?
On dokuzuncu yüzyılın başında G.Kh. Oersted, bir akım iletkenden geçtiğinde manyetik kökenli bir alanın ortaya çıktığını keşfetti. Biraz sonra Faraday, bu alanın kuvvet çizgilerini geçerken, iletkende bir akıma neden olan bir EMF'nin indüklendiğini keşfetti. EMF, hareket hızına ve iletkenlerin kendilerine ve alan gücüne bağlı olarak değişir. Saniyede yüz milyon elektrik hattını geçerken, uyarılan EMF bir Volt'a eşit oldu. Manyetik bir alanda manuel hareketin büyük bir elektrik akımı veremediği açıktır. Bu tür elektrik akımı kaynakları, kabloları büyük bir bobin üzerine sararak veya bir tambur formunda üreterek kendilerini çok daha verimli bir şekilde göstermiştir. Mıknatıs ile dönen su veya buhar arasındaki şaft üzerine bir bobin monte edildi. Böyle bir mekanik akım kaynağı geleneksel jeneratörlerde doğaldır.
Büyük Tesla
Sırbistan'dan parlak bir bilim adamı, hayatını elektriğe adamış olan Nikola Tesla, bugün kullandığımız birçok keşifte bulundu. Çok fazlı elektrik makineleri, asenkron elektrik motorları, çok fazlı alternatif akım yoluyla enerji transferi - bu, büyük bilim insanının icatlarının bir listesi değildir.
Birçok kişi Tunguska göktaşı olarak adlandırılan Sibirya'daki olayın aslında Tesla'dan kaynaklandığından emin. Ancak, muhtemelen, en gizemli icatlardan biri, on beş milyon volta kadar voltaj alabilen bir transformatördür. Bilinen yasalara uygun olmayan hem yapısı hem de hesaplamaları olağandışıdır. Ancak o günlerde belirsizliğin olmadığı bir vakum tekniği geliştirmeye başladılar. Bu nedenle, bilim adamının icadı bir süredir unutuldu.
Ancak bugün, teorik fiziğin ortaya çıkmasıyla, çalışmalarına olan ilgi ilgiyi yeniledi. Hava, gaz mekaniğinin tüm yasalarının uygulandığı bir gaz olarak kabul edildi. Büyük Tesla oradan enerji topladı. Eter teorisinin geçmişte birçok bilim adamı arasında çok yaygın olduğunu belirtmek gerekir. Daha sonra formüle edilen genel teori ona bu şekilde itiraz etmemesine rağmen, sadece eterin varlığını reddettiği Einstein'ın özel görelilik teorisi SRT'nin ortaya çıkmasıyla unutuldu.
Ancak şimdilik, bugün her yerde bulunan elektrik akımı ve cihazlar üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.
Teknik cihazların geliştirilmesi - mevcut kaynaklar
Bu tür cihazlar çeşitli enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Elektrik enerjisi üretmenin fiziksel ve kimyasal yöntemlerinin uzun zaman önce keşfedilmesine rağmen, radyo elektroniklerinin hızla gelişmeye başladığı yirminci yüzyılın ikinci yarısında her yerde yaygınlaştılar. İlk beş galvanik çift 25 tip daha doldurdu. Ve teorik olarak galvanik çiftler birkaç bin olabilir, çünkü herhangi bir oksitleyici madde ve indirgeyici madde üzerinde serbest enerji gerçekleştirilebilir.
Fiziksel akım kaynakları
Fiziksel akım kaynakları biraz sonra gelişmeye başladı. Modern teknoloji giderek daha sıkı gereksinimler yarattı ve endüstriyel termo ve termiyonik jeneratörler büyüyen görevlerle başarılı bir şekilde başa çıkıyor. Fiziksel akım kaynakları, radyasyon ve nükleer bozulmanın termal, elektromanyetik, mekanik ve enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü cihazlardır. Yukarıdakilere ek olarak, elektrikli makine, MHD jeneratörleri ve güneş radyasyonu ve atomik çürümenin dönüşümü için çalışanları da içerirler.
İletkendeki elektrik akımının kaybolmaması için, iletkenin uçlarındaki potansiyel farkını korumak için harici bir kaynağa ihtiyaç vardır. Bunun için potansiyel bir fark yaratmak ve sürdürmek için elektromotor kuvveti olan enerji kaynakları kullanılır. Bir elektrik akımı kaynağının EMF'si, tüm kapalı devre boyunca pozitif bir yükün transferi sırasında yapılan çalışma ile ölçülür.
Akım kaynağının içindeki direnç, kantitatif olarak onu karakterize ederek, kaynaktan geçerken enerji kaybının miktarını belirler.
Güç ve verimlilik, harici elektrik devresindeki voltajın EMF'ye oranına eşittir.
Kimyasal akım kaynakları
EMF'nin elektrik devresindeki kimyasal akım kaynağı, kimyasal reaksiyonların enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü bir cihazdır.
İki elektroda dayanır: negatif yüklü bir indirgeyici madde ve elektrolit ile temas halinde olan pozitif yüklü bir oksitleyici madde. Elektrotlar arasında potansiyel bir fark vardır, EMF.
Modern cihazlarda sıklıkla kullanılır:
- bir indirgeyici ajan, kurşun, kadmiyum, çinko ve diğerleri;
- oksitleyici ajan - nikel hidroksit, kurşun oksit, manganez ve diğerleri;
- elektrolit - asitler, alkaliler veya tuzların çözeltileri.
Çinko ve manganezden yapılmış kuru elemanlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir çinko kabı alın (negatif elektrot ile). Pozitif bir elektrot, direnci azaltan karbon veya grafit tozu ile manganez dioksit karışımı ile yerleştirilir. Elektrolit amonyak, nişasta ve diğer bileşenlerden elde edilen macundur.
Asit kurşun pil, genellikle yüksek güç, kararlı çalışma ve düşük maliyete sahip bir elektrik devresindeki ikincil bir kimyasal akım kaynağıdır. Bu tür piller çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Genellikle genellikle tekelci oldukları otomobiller için değerli olan marş aküleri için tercih edilirler.
Diğer bir yaygın batarya demir (anot), nikel oksit hidrat (katot) ve sulu bir potasyum veya sodyum çözeltisi olan elektrolitten oluşur. Aktif malzeme çelik nikel kaplama tüplere yerleştirilir.
Bu türün kullanımı 1914'teki Edison fabrikasında çıkan bir yangından sonra azalmıştır. Bununla birlikte, birinci ve ikinci tip pillerin özelliklerini karşılaştırırsak, demir-nikelin çalışmasının kurşun asitten birkaç kat daha uzun olabileceği ortaya çıkar.
AC ve DC jeneratörler
Jeneratörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için tasarlanmış cihazlardır.
En basit DC jeneratörü, manyetik kutuplar arasına yerleştirilen bir iletken çerçeve şeklinde temsil edilebilir ve uçlar, yalıtılmış yarım halkalara (toplayıcı) bağlanmıştır. Cihazın çalışması için çerçevenin toplayıcı ile birlikte dönmesini sağlamak gerekir. Daha sonra içinde manyetik kuvvet çizgilerinin etkisi altında yönünü değiştirerek bir elektrik akımı indüklenecektir. Dış devrede, tek bir yöne gidecek. Toplayıcının çerçeve tarafından üretilen alternatif akımı düzeltecağı ortaya çıktı. Doğru akım elde etmek için toplayıcı otuz altı veya daha fazla plakadan oluşur ve iletken bir armatür sargısı şeklinde birçok çerçeveden oluşur.
Elektrik devresindeki akım kaynağının amacının ne olduğunu düşünün. Başka hangi akım kaynaklarının bulunduğunu öğreniyoruz.
Elektrik devresi: elektrik akımı, akım gücü, akım kaynağı
Bir elektrik devresi, diğer nesnelerle birlikte akım için bir yol oluşturan bir akım kaynağından oluşur. EMF, akım ve gerilim kavramları aynı anda gerçekleşen elektromanyetik süreçleri ortaya çıkarır.
En basit elektrik devresi bir akım kaynağı (pil, galvanik hücre, jeneratör, vb.), Enerji tüketicileri (elektrikli ısıtıcılar, elektrik motorları, vb.) Yanı sıra voltaj kaynağı ve tüketicinin terminallerini bağlayan tellerden oluşur.
Elektrik devresi dahili (elektrik kaynağı) ve harici (teller, anahtarlar ve devre kesiciler, ölçüm cihazları) parçalara sahiptir.
Sadece kapalı bir devre sağlandığında çalışır ve pozitif bir değere sahiptir. Herhangi bir kopma akımın akmasına neden olur.
Bir elektrik devresi galvanik hücreler, elektroakümülatörler, elektromekanik ve termoelektrik jeneratörler, güneş pilleri vb. Şeklinde bir akım kaynağından oluşur.
Elektrik alıcıları enerjiyi mekanik, aydınlatma ve ısıtma cihazlarına, elektroliz tesislerine vb. Dönüştüren elektrik motorlarıdır.
Yardımcı ekipman açılıp kapanmaya yarayan cihazlardır, ölçüm cihazları ve koruyucu mekanizmalardır.
Tüm bileşenler ayrılmıştır:
- aktif (elektrik devresi bir EMF akım kaynağı, elektrik motorları, piller vb.);
- pasif (elektrik alıcıları ve bağlantı kabloları dahil).
Zincir ayrıca şunlar da olabilir:
- bir elemanın direncinin her zaman düz bir çizgi ile karakterize edildiği doğrusal;
- direncin voltaja veya akıma bağlı olduğu doğrusal olmayan.
Devreye bir akım kaynağı, bir anahtar, bir elektrik lambası, bir reosta dahil edilen en basit devre.
Bu tür teknik cihazların, özellikle son zamanlarda yaygın olarak kullanılmasına rağmen, insanlar giderek artan bir şekilde alternatif enerji kaynakları kurma konusunda sorular soruyor.
