Виды источников электрического тока

ИСТОЧНИКИ ТОКА, устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую энергию. По виду преобразуемой энергии источники тока условно разделяют на химические и физические. Первые сведения о химических источниках тока (гальванических элементах и аккумуляторах) относятся к 19 веку (например, вольтов столб, 1800; элемент Даниеля — Якоби, 1836; свинцовый аккумулятор, 1859). До 1940-х годов в мире разработано и реализовано на практике лишь несколько типов гальванических элементов и аккумуляторов; в дальнейшем в связи с развитием радиоэлектроники и широким использованием автономных источников электропитания их производство непрерывно расширялось. Переносные осветительные приборы, магнитофоны и радиоприёмники, телевизоры и переносная медицинская аппаратура, транспортные средства, летательные и космические аппараты и многое другое оснащены малогабаритными источниками тока. Первый электромашинный генератор постоянного тока создан Б. С. Якоби в 1842 году. С 1920-х годов в качестве промышленных источников электроэнергии стали применяться турбогенераторы и гидрогенераторы. Физические источники тока, основанные на других принципах (термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, солнечные батареи и т. д.), разработаны и получили развитие во 2-й половине 20 века, что обусловлено возросшими требованиями современной техники.

К важнейшим характеристикам источников тока относятся: кпд, энергоёмкость (или удельная энергоёмкость), мощность (или удельная мощность, отнесённая к единице массы, объёма), срок службы, качество генерируемой электроэнергии (частота, напряжение, способность к перегрузкам, стоимость, надёжность).

Химические источники тока вырабатывают электрический ток за счёт энергии окислительно-восстановительных реакций. В соответствии с эксплуатационной схемой и способностью отдавать энергию в электрическую сеть химические источники тока подразделяются на первичные, вторичные и топливные элементы; отдельную группу составляют резервные источники тока. Первичные источники тока (гальванические элементы и батареи) предполагают, как правило, однократное использование энергии химических реагентов, после израсходования которых (после разряда) становятся неработоспособными. В таких источниках тока положительные и отрицательные электроды, разделённые электролитом, электрически связаны (гальваническая связь) в течение всего срока службы источника тока. Вторичные источники тока (электрические аккумуляторы и аккумуляторные батареи) допускают многократное использование энергии составляющих химических реагентов; после разряда их можно вновь зарядить, создавая ток от внешнего источника в обратном направлении. Электроды и электролит весь срок службы аккумуляторов находятся в электрическом контакте друг с другом. Для увеличения ресурса аккумуляторов разработаны способы сухозаряженного хранения аккумуляторов; такие аккумуляторы перед включением предварительно заливают электролитом. Топливные элементы (электрохимические генераторы) способны длительное время непрерывно генерировать электрический ток благодаря постоянному подводу к электродам новых порций реагентов извне и отводу продуктов реакции. Наиболее перспективны генераторы, непосредственно преобразующие энергию природного топлива в электрическую.

Постоянный электрический ток. Источники электрического тока. 8 класс.

Резервные источники тока допускают только однократное использование энергии химических реагентов, но, в отличие от гальванических элементов, реагенты и электролит в них приводятся в соприкосновение (активируются) непосредственно перед началом разряда. Электролит в таких источниках тока хранится в отдельном сосуде и заливается непосредственно перед включением нагрузки или находится в твёрдом состоянии, а перед включением нагрузки расплавляется. Резервные источники тока применяются главным образом для питания электрической аппаратуры, которая длительное время находится в резервном (неработающем) состоянии; срок хранения составляет до 15 лет и более. Смотри также Химические источники тока.

Физические источники тока преобразуют тепловую, механическую, электромагнитную энергию, а также энергию радиационного излучения и ядерного распада в электрическую. В соответствии с наиболее часто употребляемой классификацией к физическим источникам тока относят: электромашинные и термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, магнитогидродинамические (МГД) генераторы, а также генераторы, преобразующие энергию солнечного излучения и атомного распада.

Электромашинные генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую, — наиболее распространённый вид источников электрической энергии, основа современной энергетики. Они могут быть классифицированы по мощности (от долей Вт до единиц ГВт), по назначению и особенностям эксплуатации (стационарные, транспортные, резервные и др.), по роду первичного двигателя (например, турбо- и гидрогенераторы), по рабочему телу (пар, вода, газ) и т.д. Благодаря длительному периоду конструктивного и технологического совершенствования характеристики этого типа источников тока достигли значений, близких к предельным.

Термоэлектрический генератор (ТЭГ) служит для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую; действие основано на использовании Зеебека эффекта. Наиболее эффективны ТЭГ на основе ПП термоэлементов; их мощность составляет до нескольких сотен кВт, кпд до 20%. К основным преимуществам ТЭГ по сравнению с электромашинными преобразователями относятся отсутствие движущихся частей, высокая надёжность, большой срок службы (до 25 лет), способность работать в широком интервале температур; к недостаткам — низкий кпд и сравнительно высокая стоимость. Области применения ТЭГ — автономные источники питания (на транспорте, в технике связи, космической технике), антикоррозионная защита (на магистральных трубопроводах) и др.

Работа термоэмиссионного преобразователя энергии (ТЭП) основана на явлении испускания электронов поверхностью нагретого металла (смотри Термоэлектронная эмиссия). Сила тока в ТЭП ограничена силой тока эмиссии катода; кпд существенно зависит от температуры нагрева электродов и достигает 30% (при температуре катода свыше 3000 К), удельная электрическая мощность (в расчёте на 1 см 2 поверхности катода) не превышает десятков Вт. ТЭП не получили промышленного применения (главным образом из-за низких экономических показателей); наиболее перспективно их использование в малогабаритных электрических устройствах небольшой мощности.

С 1990-х годов всё большее распространение получают фотоэлектрические генераторы, непосредственно преобразующие энергию солнечной радиации в электрическую (смотри Солнечная батарея); действие основано на использовании внутреннего фотоэффекта. Электрический ток в них возникает в результате процессов, происходящих в фотоэлементе при попадании на него светового излучения. Наиболее эффективны солнечные батареи, работающие на кремниевой основе; их мощность до 10 кВт, кпд 10-20%; срок службы практически не ограничен. Такие источники тока применяются главным образом на КА, автоматических метеостанциях, а также для снабжения электроэнергией удалённых от линии электропередачи районов с большим числом солнечных дней в году.

Магнитогидродинамический генератор преобразует энергию электропроводящей среды (например, низкотемпературной плазмы), движущейся в магнитном поле, в электрическую энергию. Кпд таких источников тока составляет до 40% при мощности около 500 МВт в одном агрегате. Для промышленной энергетики наиболее перспективно создание плазменных МГД-генераторов, использующих природное органическое топливо (газ, уголь). К началу 2000-х годов в России, США, Японии и других странах разработаны и находятся в опытно-промышленной эксплуатации ряд МГД-установок электрической мощностью до нескольких десятков МВт.

Ядерная батарея преобразует энергию, выделяющуюся при распаде ядер радиоактивных элементов, в электрическую. Мощность ядерных батарей обычно не превышает нескольких сотен Вт, напряжение до 20 кВ, срок службы до 25 лет. Область возможного применения — источники электроэнергии, например, на КА, в измерительных приборах, в медицинской электронной аппаратуре.

Лит. смотри при статьях с описанием конкретных типов источников тока.

Источники электрического тока

Источники электрического тока — это устройства, которые производят или поддерживают электрический ток в электрической цепи. Источники тока работают за счет преобразования различных видов энергии в электрическую энергию, а также за счет разделения положительно и отрицательно заряженных частиц.

Существуют разные виды источников тока, которые можно классифицировать по разным критериям. Вот некоторые из них:

По виду энергии, которая преобразуется в электрическую энергию, различают следующие виды источников тока:

  • Механические — генераторы, которые преобразуют механическую энергию вращения вала в электрическую энергию.
  • Тепловые — термопары и термогенераторы, которые преобразуют тепловую энергию в электрическую энергию за счет разности температур.
  • Световые (фотоэлектрические) — солнечные батареи и фотоэлементы, которые преобразуют энергию фотонов света в электрическую энергию за счет фотоэффекта.
  • Химические — гальванические элементы и аккумуляторы, которые преобразуют химическую энергию реакций в электрическую энергию за счет электрохимических процессов.

По способу получения электрического тока, различают следующие виды источников тока:

  • Первичные — источники тока, которые не могут быть восстановлены после истощения их энергетических ресурсов, например, гальванические элементы.
  • Вторичные — источники тока, которые могут быть восстановлены путем подачи электрического тока от другого источника, например, аккумуляторы.
  • Переменные — источники тока, которые дают во внешнюю цепь ток, меняющий свое направление и величину, например, генераторы переменного тока.
  • Постоянные — источники тока, которые дают во внешнюю цепь ток, не меняющий свое направление и величину, например, генераторы постоянного тока.

Источники электрического тока

Электрический ток — как его создавать и поддерживать

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Чтобы получить электрический ток в проводнике надо создать в нем электрическое поле. Если заряженное тело соединить проводником с землей, то в проводнике возникает кратковременный электрический ток. Для того чтобы получить и поддерживать в проводнике электрическое поле, применяют источники электрического тока .

Во всяком источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника. Между полюсами образуется электрическое поле. Если соединить их проводником, то поле возникает в проводнике.

В электрической машине разделение зарядов производится с помощью механической энергии. При этом она превращается в электрическую. В термоэлементе внутренняя энергия превращается в электрическую. Атомные батареи преобразуют атомную энергию в электрическую.

Фотоэлемент превращает световую энергию в электрическую. Из фотоэлементов составляют солнечные батареи. Их используют там, где световая энергия является самой доступной.

Энергию рек, угля, нефти, атома превращают в электрическую энергию на электростанциях. Наиболее распространенные источники электрического тока — гальванические элементы и аккумуляторы.

Чем отличаются источник тока от источников напряжения

Источник тока и источник напряжения — это два разных типа источников электрической энергии, которые имеют разные свойства и характеристики.

Основное различие между ними заключается в том, что источник тока поддерживает постоянный ток в электрической цепи, независимо от напряжения на его зажимах, а источник напряжения поддерживает постоянное напряжение на своих зажимах, независимо от тока в цепи.

Источник тока можно представить как идеальный генератор тока, который имеет бесконечно большое сопротивление, а источник напряжения — как идеальный генератор напряжения, который имеет нулевое сопротивление.

В реальности такие идеальные источники не существуют, и все источники имеют некоторое внутреннее сопротивление, которое влияет на их работу.

В зависимости от соотношения внутреннего сопротивления и сопротивления нагрузки, источники могут быть ближе к источнику тока или к источнику напряжения.

Источник тока и источник напряжения могут быть созданы из разных видов энергии, таких как механическая, тепловая, световая, химическая и другие.

Например, генератор, который преобразует механическую энергию вращения вала в электрическую энергию, может быть источником тока или источником напряжения в зависимости от его конструкции и режима работы.

Термопара, которая преобразует тепловую энергию разности температур в электрическую энергию, является источником напряжения.

Солнечная батарея, которая преобразует энергию фотонов света в электрическую энергию, является источником тока. Гальванический элемент, который преобразует химическую энергию реакций в электрическую энергию, может быть источником тока или источником напряжения в зависимости от его типа и состояния.

Гальваническим элементом называются источники электрического тока, в которых химическая энергия превращается в электрическую.

устройство гальванического элемента

Так устроен простейший гальванически элемент.

Первый гальванический элемент был изобретен Вольтом в 1799 году. Из отдельных элементов он сконструировал батарею, которую назвали «вольтов столб». В гальваническом элементе электроды обязательно должны по-разному взаимодействовать с раствором, поэтому электроды делают из различных материалов.

Первый гальванический элемент

Цинковая пластинка в элементе Вольта заряжается отрицательно, а медная — положительно.

Первый гальванический элемент - принци работы

А так устроен сухой гальванический элемент. Вместо жидкости в нем используют густой клейстер:

сухой гальванический элемент

Из нескольких элементов можно составить батарею:

батарея из гальванических элементов

От гальванических элементов работают лампочки в электрических фонарях, а также другие различные переносные электроприборы и детские игрушки. Когда электроды в гальваническом элементе израсходуются, элемент заменяю новым.

Аккумуляторами называют химические источники электрического тока, в которых электроды не расходуются. Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин, погруженных в раствор серной кислоты.

устройство аккумулятора

Такой аккумулятор еще не дает тока. Перед использованием его надо зарядить. Для этого соединяют полюсы аккумулятора с такими же полюсами какого-либо источника тока.

зарядка аккумулятора

Ток, который идет через аккумулятор во время зарядки, изменяет химический состав его пластин. Химическая энергия аккумулятора увеличивается.

принцип работы аккумулятора

Разряжаясь аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую. Разрядившийся аккумулятор можно заряжать снова.

Из отдельных аккумуляторов собирают батареи.

Кроме аккумуляторов кислотных (свинцовых), применяют аккумуляторы щелочные (железо-никелевые).

Железо-никелевый аккумулятор

В настоящее время широко применяются также никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы. В авиации и космосе используют серебряно-цинковые аккумуляторы. Новые типы аккумуляторов: литий-ионные, литий-полимерные используются в мобильных телефонах, планшетах и другой современной переносной технике.

Аккумуляторы применяют в тех случаях, когда источник электрического тока выгоднее перезаряжать, чем заменять новым. В автомобиле аккумулятор служит для запуска двигателя и работы различных приборов. В космосе аккумулятор заряжается от солнечных батарей. Разряжаясь, он питает радиопередатчики и аппаратуру.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

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

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Механические источники

Электрофорная машина – один из механических источников тока (рис. 2), применяемых более столетия.

С помощью этого устройства механическая энергия вращающихся дисков преобразовывается в электрическую энергию. При этом, происходит разделение положительных и отрицательных зарядов.

Рис. 2. Механическую энергию в электрическую можно преобразовать с помощью электрофорной машины

Превращение энергии вращения (механической) в энергию электрического тока происходит в различных генераторах.

В конструкции любого из них присутствуют элементы, создающие магнитное поле в пространстве вокруг проводника.

Например, электрический генератор для велосипеда (рис. 3), включает в себя кольцевой магнит и проволочную обмотку, расположенную рядом с ним.

Рис. 3. Генератор – источник тока для велосипеда

Во время движения велосипеда магнит, расположенный внутри, вращается. Изменяющееся магнитное поле заставляет двигаться электроны по обмотке. Если к ее выводам подключить лампочку, она загорится, так как по цепи потечет электрический ток.

Мускульной силы человека хватает, чтобы зажечь лампочку для карманного фонаря. Однако, ее недостаточно, чтобы вырабатывать больше электроэнергии. Например, чтобы нагреть утюг и одновременно с этим зажечь несколько бытовых ламп накаливания.

Поэтому, для бытовых нужд и нужд промышленности в электрическую энергию превращают энергию сгорающего топлива, а не энергию сокращения мускул.

На тепловых, атомных и гидроэлектростанциях установлены мощные генераторы. Они могут отдавать потребителям токи в тысячи Ампер. А масса некоторых достигает десятков тонн.

На таких электростанциях превращение энергии происходит в несколько этапов. Сначала энергия горящего топлива превращается во внутреннюю энергию горячей воды, а затем — в механическую и, в конечном итоге, в электрическую.

Существуют, так же, устройства, предназначенные для бытового использования. Например, небольшие генераторы, массой в несколько килограммов, оснащенные бензиновым мотором (рис. 4).

Рис. 4. Бытовой электрогенератор с бензиновым двигателем

Они, так же, преобразуют внутреннюю энергию топлива в механическую энергию вращения вала двигателя, который соединяется с генератором. А затем энергия вращения с помощью генератора превращается в электрическую энергию.

Тепловые источники

К тепловым относят различные термоэлементы. Термоэлемент — это прибор в котором, тепловая энергия, получаемая от нагревателя, превращается сначала во внутреннюю энергию вещества, а затем — в электрическую энергию.

Один из таких элементов называют термопарой (рис. 5). Термопара состоит из двух различных металлических проволок, спаянных вместе. Если нагреть место их соприкосновения, то на свободных концах проволочек можно обнаружить электрическое напряжение (ссылка).

Рис. 5. Две проволоки из различных металлов могут создавать ток в цепи при нагревании

Если свободные концы термопары присоединить к потребителю тока, то под действием тепловой энергии по замкнутой цепи побегут электроны, то есть, возникнет электрический ток.

Таким образом, эта незамысловатая конструкция преобразовывает внутреннюю энергию нагреваемых металлов в электрическую энергию.

Презентация «Виды источников тока»

После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.

Получить код —>

Подписи к слайдам:

Молния в природе

Тема урока: «Виды источников тока и приёмников электрической энергии»

Источники электрической энергии

Источники электрической энергии – это активные элементы электрических цепей, преобразующие меха-ническую, химическую, тепловую или световую энергию в электрическую.

Источники постоянного электрического

Устройство гальванического элемента

Итальянский медик, профессор анатомии (1737 — 1798)

Гальванический элемент — своими руками

Ток из лимона?! Гальванический элемент из подручных материалов

Если погрузить в проводящую жидкость, например в раствор поваренной соли, два разнородных металла, например Zn и Сu, и соединить эти металлы между собой потребителем (светодиодом), то в этой системе возникает особый процесс, называемый электрическим током.

Электрический ток – это направленное движение заря-женных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие.

Вид энергии, преобразованный в электрическую

Энергия пара, направленная на вращение турбины генератора

Энергия падающей на турбину воды

Энергия ветра, вращающая турбину генератора

Энергия горения жидкого топлива в двигателе внутреннего сгорания

Электрическая энергия преобразуется в …

Электрическая энергия преобразуется в …

Потребители постоянного электрического тока

Хаотичное движение электронов в проводнике

Упорядоченное движение электронов в проводнике

I — сила тока в проводнике, измеряемая в Амперах (А);

q — заряд, протекающий по проводнику, измеряемый в Кулонах (Кл);

t — время прохождения заряда, измеряется в секундах (с).

Сила тока – представляет собой физическую величину, пока-зывающую заряд, который проходит за единицу времени через проводник.

Андре-Мари Ампер французский физик и математик (1775 — 1836)

Практическая работа №1. Гальванический элемент

Практическая работа №2. Патрон для лампочки

1. Изготовьте дома источник тока. При этом используйте лимон, медную и цинковую пластины.

2. Подготовить сообщение : «Людям, каких профессий нужны знания по электричеству ?»

3. Одна из актуальных проблем современного автомобилестроения – создание автомобилей с электродвигателями, которые бы заменили «грязные» двигатели внутреннего сгорания. Использование аккумуляторов в электромобилях создаёт множество проблем, которые до сих пор до конца не решены. Подумайте и предложите, в чём состоят эти проблемы и как их можно решить?

Источники электрического тока

Химический источник тока

В данной статье будут описаны методы получения электрического тока, их виды, преимущества и недостатки. В общих чертах источники тока можно разделить на механические, химические и использующие другие физические преобразования. Химические источники тока Химические источники тока преобразуют химические реакции окислителя и восстановителя в ЭДС. Впервые химический источник тока изобрел Алессандро Вольта в 1800 году. Впоследствии его изобретение назвали «Элемент Вольта». Элементы вольта, соединенные в вертикальную батарею составляют Вольтов столб. В 1859 году французским физиком Гстоном Плантэ был изобретен свинцово-кислотный аккумулятор. Он состоял из свинцовых пластин, помещенных в серную кислоту. Данный тип аккумуляторов до сих пор широко применяется, например в автомобилях. В 1965 году французский химик Ж. Лекланше предложил элемент, состоящий из цинкового стаканчика с раствором хлористого аммония, в который был помешен агломерат оксида марганца с угольным токоотводом. Этот элемент стал прародителем современных солевых батареек. Все химические элементы имеют в основе 2 электрода. Один из них является окислителем, а другой- восстановителем, оба контактируют с электролитом. Между электродами возникает ЭДС. На аноде восстановитель окисляется, электроны, пройдя по внешней цепи к катоду, и участвуют в реакции восстановления окислителя. Таким образом поток электронов проходит по внешней цепи от отрицательного полюса, к положительному. В качестве восстановителя используются свинец. кадмий, цинк и другие металлы. Окислители- оксид свинца, оксид марганца, гидроксид никеля и другие. В качестве электролита- растворы щелочей, кислот и солей. Существуют так-же топливные элементы, в которых окислитель и восстановитель подаются извне. Примером может послужить водородно-кислородный топливный элемент, который работает по тому-же принципу что и электролизер, только наоборот- на обкладки подаются водород и кислород, и вырабатывается электроэнергия при реакции их соединения в воду. Механические источники тока К механическим источникам тока относятся все источники преобразующие механическую энергию в электрическую. Обычно используются не прямые преобразования, а посредством другой энергии, обычно магнитной. Так например в генераторах вращается магнитное поле- созданное магнитами, или возбужденное иначе, воздействуя на обмотки оно создает ЭДС. Э.Х. Ленц еще в 1833г обнаружил, что электродвигатели с постоянными магнитами могут вырабатывать электроэнергию, если раскрутить ротор. В составе комиссии по тестированию электрического мотора Якоби, он опытным путем доказал обратимость электродвигателя. Позже было выяснено, что вырабатываемую генератором энергию можно использовать для питания собственных электромагнитов. Первый генератор был построен в 1832г изобретателями из Парижа- братьями Пиксин. Генератор использовал постоянный магнит, при вращении которого в обмотках расположенных рядом образовывалась ЭДС. В 1843г Эмиль Штерер так-же построил генератор, состоящий из 3х магнитов и 6 катушек. Все первые генераторы использовали постоянные магниты. В дальнейшем (1851-1867гг) применялись электромагниты, питающиеся встроенным генератором на постоянных магнитах. Такую машину создал Генри Уальд в 1863г.

Генератор

Так-же к механическим можно отнести не используемый, но все-же существующий метод, использующий пьезокерамику. Пьезоизлучатель так-же обратим, и может вырабатывать энергию при механическом воздействии. Прочие источники тока Самым используемым сейчас не механическим источником тока является солнечная батарея. Солнечная батарея производит прямое преобразование света в электроэнергию, путем выбивания электронов в pn переходе энергией фотона. Чаще всего используются фотоэлементы на основе кремния. Производят их путем легирования одного и того-же полупроводника различными примесями, для создания np переходов. Солнечная батареяТак-же в походных условиях часто используются элементы Пельтье. Элемент Пельтье создает разность температур при протекании электрического тока. Обратный эффект- эффект Зеебека, используется для получения электрического тока при приложении к элементу разности температур. За счет применения различных проводников, температура каждого отличается, что приводит к перетеканию электронов от более горячего проводника, к менее нагретому. Элемент Пельтье

Теги:

MC_RRR Опубликована: 18.01.2014 0 0

Вознаградить Я собрал 0 0

Амперметр

Амперметр это прибор, который предназначен для измерения силы тока в цепи. У большинства людей, чья работа не связана с электричеством, есть такой прибор как мультиметр. Именно он играет роль амперметра. Обычно он позволяет проводить измерения постоянного тока до 10 ампер.

Мультиметр-амперметр

На этом все основы электрического тока подходят к концу. Читайте другие материалы и задавайте вопросы в комментариях.

Анатолий Бузов

Анатолий Бузов / об авторе

Обучаю HTML, CSS, PHP. Создаю и продвигаю сайты, скрипты и программы. Занимаюсь информационной безопасностью. Рассмотрю различные виды сотрудничества.

Перечень источников

Источники тока отличаются друг от друга по способности преобразовывать ту или иную энергию. Другими словами, их определение напрямую связано с типом преобразуемой материи в электричество. Следует отметить, что идеальных генераторов энергии не существует. Всё дело в том, что в реальных источниках есть внутреннее сопротивление, которое не может быть бесконечно большим.

Перечислить все существующие источники тока по виду трансформируемой ими энергии удобно в следующей таблице:

Химические источники тока

ТипПолучениеИсточникиУстройства
1МеханическиеС помощью выполнения работы, направленной на преобразование кинетической энергии.Воздушные массы, водяные потоки, пар.Гидрогенераторы, турбогенераторы, ветряные и водяные мельницы.
2ОптическиеПреобразование светового потока.Солнце, радиоактивное излучение.Солнечные батареи.
3ТепловыеРазностью температур контактирующих материалов.Радиоизотопы, биметаллические пластины.Термопары.
4ХимическиеС помощью процессов, проходящих при взаимодействии элементов.Химические реакции в гальванических и щелочных элементах.Аккумуляторы, батареи.

Пожалуй, самыми интересными являются химические источники тока, генерирующие электричество за счёт окислительно-восстановительных реакций. В них положительный и отрицательный вывод разделён не только жидким электролитом, но и пастообразным или пористым мембранным сепаратором. Все источники этого типа разделяют на первичные и вторичные. Последние отличаются способностью восстанавливать отданную энергию.

Из гальванических элементов, являющихся источниками, можно выделить:

  • марганцевые солевые;
  • ртутно-цинковые;
  • литиевые неводные.

Их средняя максимальная мощность составляет около 20 Вт. Напряжение же изменяется от одного вольта до полутора. В то же время у литиевых неводных разность потенциалов может достигать до 3,2 вольт, а их мощность равняться 50 ватт. Солевые батарейки — самый дешёвый тип для производства, но не эффективный, литиевые — имеют самые лучшие характеристики.

Все химические генераторы отличаются рядом параметров. Кроме мощности и напряжения на противоположных выводах, они характеризуются удельной ёмкостью, током саморазряда. Если для значения первой величины лучше, когда оно больше, то для второй всё наоборот.

Идеальный генератор и схема

Генератор энергии и приёмник

В школе на уроках физики в старших классах рассматривается тема об идеальных источниках напряжения и тока. Всё дело в том, что простейшая электрическая цепь состоит из двух элементов: генератора энергии и приёмника.

В реальной же схеме добавляется внутреннее сопротивление генератора тока и импеданс проводников, назначение которых — обеспечивать соединение узлов. Для обозначения дополнительных элементов используют резистор.

Напряжение на контактах источника будет меньше, чем ЭДС на значение разности потенциалов существующего внутри источника: U = f1 — f2 = E — U = E — r * I. Так как считается, что ток направлен от точки с большим потенциалом к меньшей, его величина на клеймах подключения источника и приёмника будет одинаковая. Значит, E = r * I + R * I, а отсюда следует: I = E / r + R, то есть величину тока ограничивает как внутреннее, так и внешнее сопротивление.

Таким образом, обозначаться источник на схеме будет, как параллельно соединённый генератор с сопротивлением. Напряжение зависит от тока приёмника и определяется разностью потенциалов. Когда внутренний импеданс больше чем нагрузки, источник энергии близок к идеальному режиму работы (отсутствуют потери). Электроэнергия находится в источнике близко к состоянию короткого замыкания, поэтому каков будет ток в цепи, зависит только от присоединённой нагрузки.

Идеальный генератор тока — устройство, имеющее 2 вывода и поддерживающее постоянный ток в подключённой к нему схеме. Это состояние не зависит от величины сопротивления нагрузки и приложенного напряжения. Чтобы была правильная передача энергии, её сообщение должно выполняться по проводникам с низким импедансом. Причём генератор должен поддерживать нужное напряжение между своими выводами.

Генератор тока

Реальные источники отличаются ограниченным диапазоном, в котором создаваемое напряжение может изменять свою величину. Кроме того, источник выходного тока быть абсолютно постоянным практически не может.

Следует отметить, что из-за не идеальности генератора тока, никакой разницы между ним и источником напряжения не существует. В то же время в электротехнике считается, что устройство тока выдаёт постоянный поток электронов в независимости от разности потенциалов и, по сути, является конденсатором. Генератор же напряжения поддерживает постоянное значение в вольтах и похож на аккумулятор.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий