Mula sa kurso ng pisika, alam ng lahat na ang ibig sabihin ng electric current ay ang direktang ayos na paggalaw ng mga particle na may karga. Upang makuha ito, isang electric field ang nabuo sa konduktor. Ang parehong ay kinakailangan upang ang electric current ay patuloy na umiral sa mahabang panahon.
Ang mga pinagmumulan ng electric current ay maaaring:
- static;
- kemikal;
- mekanikal;
- semiconductor.
Sa bawat isa sa kanila, ang gawain ay isinasagawa, kung saan ang mga particle na may iba't ibang sisingilin ay pinaghihiwalay, iyon ay, isang electric field ng kasalukuyang pinagmumulan ay nilikha. Pinaghiwalay, nag-iipon sila sa mga pole, sa mga punto ng koneksyon ng mga konduktor. Kapag ang mga poste ay konektado sa pamamagitan ng isang konduktor, ang mga particle na may singil ay nagsisimulang gumalaw, at isang electric current ay nabubuo.
Mga pinagmumulan ng electric current: ang pag-imbento ng electric machine
Hanggang sa kalagitnaan ng ikalabing pitong siglo, tumagal ito nang hustopagsisikap. Kasabay nito, ang bilang ng mga siyentipiko na nakikitungo sa isyung ito ay lumalaki. At kaya naimbento ni Otto von Guericke ang unang electric car sa mundo. Sa isa sa mga eksperimento sa asupre, ito, natunaw sa loob ng isang guwang na bolang salamin, ay tumigas at nabasag ang salamin. Pinalakas ni Guericke ang bola para mapilipit. Iniikot ito at pinindot ang isang piraso ng balat, nakakuha siya ng spark. Ang alitan na ito ay lubos na nagpadali sa panandaliang pagbuo ng kuryente. Ngunit ang mas mahihirap na problema ay nalutas lamang sa karagdagang pag-unlad ng agham.
Ang problema ay mabilis na nawala ang mga singil ni Guerike. Upang madagdagan ang tagal ng pagsingil, ang mga katawan ay inilagay sa mga saradong sisidlan (mga bote ng salamin), at ang nakuryenteng materyal ay tubig na may pako. Ang eksperimento ay na-optimize kapag ang bote ay natatakpan sa magkabilang panig ng isang conductive na materyal (mga sheet ng foil, halimbawa). Bilang resulta, napagtanto nila na posible itong gawin nang walang tubig.
Mga binti ng palaka bilang pinagmumulan ng kuryente
Ang isa pang paraan upang makabuo ng kuryente ay unang natuklasan ni Luigi Galvani. Bilang isang biologist, nagtrabaho siya sa isang laboratoryo kung saan nag-eksperimento sila sa kuryente. Nakita niya kung paano nag-ikli ang isang patay na paa ng palaka nang ito ay nasasabik ng isang spark mula sa isang makina. Ngunit isang araw, ang parehong epekto ay nakamit nang hindi sinasadya nang hinawakan siya ng isang siyentipiko ng isang bakal na scalpel.
Nagsimula siyang maghanap ng mga dahilan kung bakit nanggaling ang electric current. Ang mga pinagmumulan ng electric current, ayon sa kanyang huling konklusyon, ay nasa mga tisyu ng palaka.
Isa pang Italyano, si Alessandro Volto, ang nagpatunay ng kabiguan ng likas na "palaka" ng agos. Napagmasdan na ang pinakamalaking kasalukuyanglumitaw kapag ang tanso at sink ay idinagdag sa isang solusyon ng sulfuric acid. Ang kumbinasyong ito ay tinatawag na galvanic o chemical cell.
Ngunit ang paggamit ng naturang tool upang makakuha ng EMF ay magiging masyadong magastos. Samakatuwid, ang mga siyentipiko ay gumagawa ng ibang, mekanikal, na paraan upang makagawa ng elektrikal na enerhiya.
Paano gumagana ang isang regular na generator?
Noong unang bahagi ng ikalabinsiyam na siglo, si G. H. Natuklasan ni Oersted na kapag ang isang kasalukuyang dumaan sa isang konduktor, isang larangan ng magnetic na pinagmulan ang lumitaw. Maya-maya, natuklasan ni Faraday na kapag ang mga linya ng puwersa ng patlang na ito ay tumawid, ang isang EMF ay na-induce sa konduktor, na nagiging sanhi ng isang kasalukuyang. Ang EMF ay nag-iiba depende sa bilis ng paggalaw at ang mga conductor mismo, pati na rin sa lakas ng field. Kapag tumatawid sa isang daang milyong linya ng puwersa bawat segundo, ang sapilitan na EMF ay naging katumbas ng isang Volt. Malinaw na ang manu-manong pagpapadaloy sa isang magnetic field ay hindi kayang gumawa ng malaking electric current. Ang mga electric current na pinagmumulan ng ganitong uri ay nagpakita ng kanilang mga sarili nang mas epektibo sa pamamagitan ng pag-ikot ng wire sa isang malaking coil o paggawa nito sa anyo ng isang drum. Ang coil ay naka-mount sa isang baras sa pagitan ng magnet at umiikot na tubig o singaw. Ang ganitong mekanikal na kasalukuyang pinagmumulan ay likas sa mga kumbensyonal na generator.
Great Tesla
Ang napakatalino na siyentipiko mula sa Serbia na si Nikola Tesla, na inilaan ang kanyang buhay sa kuryente, ay nakagawa ng maraming pagtuklas na ginagamit pa rin natin ngayon. Polyphase electrical machine, asynchronous electrical motors, power transmission sa pamamagitan ng multiphase alternating current - hindi ito ang buong listahan.mga imbensyon ng mahusay na siyentipiko.
Marami ang naniniwala na ang phenomenon sa Siberia, na tinatawag na Tunguska meteorite, ay talagang sanhi ng Tesla. Ngunit, marahil, ang isa sa mga pinaka misteryosong imbensyon ay isang transpormer na may kakayahang tumanggap ng boltahe hanggang labinlimang milyong boltahe. Kakaiba ang parehong device at mga kalkulasyon nito na hindi sumusunod sa mga kilalang batas. Ngunit sa mga araw na iyon nagsimula silang bumuo ng teknolohiya ng vacuum, kung saan walang mga kalabuan. Samakatuwid, ang pag-imbento ng siyentipiko ay nakalimutan saglit.
Ngunit ngayon, sa pagdating ng theoretical physics, nagkaroon ng panibagong interes sa kanyang trabaho. Ang eter ay kinilala bilang isang gas, kung saan nalalapat ang lahat ng mga batas ng mekanika ng gas. Ito ay mula doon na ang mahusay na Tesla ay gumuhit ng enerhiya. Kapansin-pansin na ang teorya ng eter ay karaniwan sa nakaraan sa maraming mga siyentipiko. Sa pagdating lamang ng SRT - ang espesyal na teorya ng relativity ni Einstein, kung saan pinabulaanan niya ang pag-iral ng eter - ito ay nakalimutan, bagaman ang pangkalahatang teorya na nabuo sa bandang huli ay hindi pinagtatalunan ito bilang ganoon.
Ngunit sa ngayon, pag-isipan muna natin ang daloy ng kuryente at mga device na nasa lahat ng dako ngayon.
Pagbuo ng mga teknikal na device - kasalukuyang pinagmumulan
Ginagamit ang mga ganoong device para i-convert ang iba't ibang enerhiya sa elektrikal na enerhiya. Sa kabila ng katotohanan na ang mga pisikal at kemikal na pamamaraan para sa pagbuo ng elektrikal na enerhiya ay natuklasan nang matagal na ang nakalipas, sila ay naging laganap lamang sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo, nang magsimula itong mabilis na umunlad.radyo electronics. Ang orihinal na limang pares ng galvanic ay nilagyan muli ng 25 pang uri. At sa teorya, maaaring mayroong ilang libong pares ng galvanic, dahil ang libreng enerhiya ay maaaring makuha sa anumang oxidizer at reductant.
Mga kasalukuyang pinagmumulan ng pisikal
Pisikal na kasalukuyang mga mapagkukunan ay nagsimulang bumuo ng ilang sandali. Ang modernong teknolohiya ay gumawa ng higit at mas mahigpit na mga kinakailangan, at ang mga pang-industriya na thermal at thermionic generator ay matagumpay na nakayanan ang dumaraming mga gawain. Ang mga pisikal na pinagmumulan ng kasalukuyang ay mga aparato kung saan ang thermal, electromagnetic, mekanikal at radiation at nuclear decay na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya. Bilang karagdagan sa nasa itaas, kasama rin sa mga ito ang electric machine, MHD generators, pati na rin ang mga ginagamit sa pag-convert ng solar radiation at atomic decay.
Para hindi mawala ang electric current sa conductor, kailangan ng external source para mapanatili ang potential difference sa dulo ng conductor. Para dito, ginagamit ang mga pinagmumulan ng enerhiya na mayroong ilang electromotive force upang lumikha at mapanatili ang isang potensyal na pagkakaiba. Ang EMF ng pinagmumulan ng electric current ay sinusukat sa pamamagitan ng gawaing ginawa sa pamamagitan ng paglilipat ng positibong singil sa buong closed circuit.
Ang paglaban sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan ay binibilang ang dami nito, na tinutukoy ang dami ng pagkawala ng enerhiya kapag dumadaan sa pinagmulan.
Ang kapangyarihan at kahusayan ay katumbas ng ratio ng boltahe sa panlabas na electrical circuit sa EMF.
Mga mapagkukunan ng kemikalkasalukuyang
Ang kasalukuyang pinagmumulan ng kemikal sa isang de-koryenteng circuit EMF ay isang aparato kung saan ang enerhiya ng mga reaksiyong kemikal ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.
Ito ay nakabatay sa dalawang electrodes: isang negatively charged na reducing agent at isang positively charged oxidizing agent, na nakikipag-ugnayan sa electrolyte. May potensyal na pagkakaiba ang lumitaw sa pagitan ng mga electrodes, EMF.
Madalas na ginagamit ng mga modernong device:
- bilang isang reducing agent - lead, cadmium, zinc at iba pa;
- oxidant - nickel hydroxide, lead oxide, manganese at iba pa;
- electrolyte - mga solusyon ng acids, alkalis o s alts.
Zinc at manganese dry cell ay malawakang ginagamit. Ang isang sisidlan na gawa sa zinc (may negatibong elektrod) ay kinuha. Ang isang positibong elektrod ay inilalagay sa loob na may pinaghalong manganese dioxide na may carbon o graphite powder, na nagpapababa ng resistensya. Ang electrolyte ay isang paste ng ammonia, starch at iba pang bahagi.
Ang lead acid na baterya ay kadalasang pangalawang pinagmumulan ng kasalukuyang kemikal sa isang de-koryenteng circuit, na may mataas na kapangyarihan, stable na operasyon at mura. Ang mga baterya ng ganitong uri ay ginagamit sa iba't ibang lugar. Kadalasang mas pinipili ang mga ito para sa mga starter na baterya, na kung saan ay mahalaga lalo na sa mga kotse kung saan sila ay karaniwang may monopolyo.
Ang isa pang karaniwang baterya ay binubuo ng iron (anode), nickel oxide hydrate (cathode) at isang electrolyte - isang aqueous solution ng potassium o sodium. Ang aktibong materyal ay inilalagay sa nickel-plated steel tubes.
Ang paggamit ng species na ito ay tinanggihan pagkatapos ng sunog sa pabrika ng Edison noong 1914. Gayunpaman, kung ihahambing natin ang mga katangian ng una at pangalawang uri ng mga baterya, lumalabas na ang pagpapatakbo ng iron-nickel ay maaaring maraming beses na mas mahaba kaysa sa lead-acid.
Mga generator ng DC at AC
Ang mga generator ay mga device na naglalayong gawing elektrikal na enerhiya ang mekanikal na enerhiya.
Ang pinakasimpleng generator ng DC ay maaaring katawanin bilang isang frame ng conductor, na inilagay sa pagitan ng mga magnetic pole, at ang mga dulo ay konektado sa insulated half ring (collector). Para gumana ang aparato, kinakailangan upang matiyak ang pag-ikot ng frame kasama ang kolektor. Pagkatapos ay ang isang de-koryenteng kasalukuyang ay sapilitan sa loob nito, binabago ang direksyon nito sa ilalim ng impluwensya ng mga linya ng magnetic field. Sa panlabas na kadena, ito ay pupunta sa isang direksyon. Ito ay lumiliko na ang kolektor ay ituwid ang alternating current na nabuo ng frame. Upang makamit ang pare-parehong kasalukuyang, ang kolektor ay gawa sa tatlumpu't anim o higit pang mga plato, at ang konduktor ay binubuo ng maraming mga frame sa anyo ng isang armature winding.
Isaalang-alang natin kung ano ang layunin ng kasalukuyang pinagmumulan sa electrical circuit. Alamin natin kung ano ang iba pang kasalukuyang pinagmumulan.
Electric circuit: electric current, current strength, current source
Ang de-koryenteng circuit ay binubuo ng isang kasalukuyang pinagmumulan, na, kasama ng iba pang mga bagay, ay lumilikha ng isang landas para sa kasalukuyang. At ang mga konsepto ng EMF, kasalukuyang at boltahe ay nagpapakita ng mga electromagnetic na proseso na nagaganap sa kasong ito.
Ang pinakasimpleng circuit ng kuryente ay binubuo ng kasalukuyang pinagmumulan (baterya, galvanic cell, generator, at iba pa), mga consumer ng enerhiya (electric heaters, electric motors, atbp.), pati na rin ang mga wire na nagkokonekta sa mga terminal ng boltahe pinagmulan at ang mamimili.
Ang de-koryenteng circuit ay may panloob (pinagmulan ng kuryente) at panlabas (mga wire, switch at switch, mga instrumento para sa pagsukat).
Ito ay gagana at may positibong halaga lamang kung may ibinigay na closed circuit. Ang anumang break ay nagiging sanhi ng paghinto ng daloy ng kasalukuyang.
Ang electrical circuit ay binubuo ng kasalukuyang pinagmumulan sa anyo ng mga galvanic cells, electric accumulators, electromechanical at thermoelectric generators, photocells, at iba pa.
Ang mga de-koryenteng motor ay kumikilos bilang mga de-koryenteng receiver, na nagko-convert ng enerhiya sa mga mekanikal, ilaw at mga heating device, mga planta ng electrolysis, at iba pa.
Ang mga pantulong na kagamitan ay mga device na ginagamit upang i-on at i-off, mga instrumento sa pagsukat at mga mekanismo ng proteksyon.
Lahat ng bahagi ay nahahati sa:
- aktibo (kung saan ang electrical circuit ay binubuo ng EMF current source, electric motors, baterya, at iba pa);
- passive (na kinabibilangan ng mga electrical receiver at connecting wiring).
Ang chain ay maaari ding:
- linear, kung saan ang paglaban ng elemento ay palaging nailalarawan sa pamamagitan ng isang tuwid na linya;
- nonlinear, kung saan nakasalalay ang paglabanboltahe o kasalukuyang.
Narito ang pinakasimpleng circuit, kung saan ang kasalukuyang pinagmumulan, susi, electric lamp, rheostat ay kasama sa circuit.
Sa kabila ng ubiquity ng naturang mga teknikal na device, lalo na sa mga kamakailang panahon, ang mga tao ay lalong nagtatanong tungkol sa pag-install ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya.
Iba-ibang pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya
Anong pinagmumulan ng electric current ang umiiral pa rin? Ito ay hindi lamang ang araw, hangin, lupa at tides. Naging opisyal na silang mga alternatibong pinagkukunan ng kuryente.
Dapat kong sabihin na maraming alternatibong mapagkukunan. Ang mga ito ay hindi karaniwan, dahil hindi pa sila praktikal at maginhawa. Pero who knows, baka nasa likod lang nila ang hinaharap.
Kaya, ang elektrikal na enerhiya ay maaaring makuha mula sa tubig-alat. Nakagawa na ang Norway ng power plant gamit ang teknolohiyang ito.
Maaari ding gumana ang mga power station sa mga fuel cell na may solid oxide electrolyte.
Ang mga piezoelectric generator ay kilala na pinapagana ng kinetic energy (footpaths, speed bumps, turnstile at maging ang mga dance floor ay mayroon na sa teknolohiyang ito).
Mayroon ding mga nanogenerator na naglalayong gawing elektrikal na enerhiya ang enerhiya sa katawan ng tao.
At paano naman ang algae na ginagamit sa pag-init ng mga bahay, mga espadang football na nabubuoelektrikal na enerhiya, mga bisikleta na maaaring mag-charge ng mga gadget, at kahit na pinong pinutol na papel na ginagamit bilang pinagmumulan ng kuryente?
Malaking prospect, siyempre, nabibilang sa pagbuo ng enerhiya ng bulkan.
Lahat ng ito ay ang katotohanan sa ngayon, na ginagawa ng mga siyentipiko. Posible na ang ilan sa mga ito ay magiging ganap na karaniwan, tulad ng kuryente sa mga tahanan ngayon.
Baka may magbubunyag ng mga sikreto ng scientist na si Nikola Tesla, at ang sangkatauhan ay madaling makakatanggap ng kuryente mula sa ether?
