Từ quá trình vật lý, mọi người đều biết rằng dòng điện có nghĩa là chuyển động có trật tự của các hạt mang điện tích. Để có được nó, một điện trường được hình thành trong dây dẫn. Điều tương tự là cần thiết để dòng điện tiếp tục tồn tại trong một thời gian dài.
Nguồn của dòng điện có thể là:
- tĩnh
- hóa chất;
- cơ khí;
- chất bán dẫn.
Trong mỗi chúng, công việc được thực hiện khi các hạt tích điện khác nhau được tách ra, nghĩa là, một trường điện của nguồn hiện tại được tạo ra. Tách ra, chúng tích tụ ở hai cực, ở những nơi nối dây dẫn. Khi các cực được nối với nhau bằng một dây dẫn, các hạt có điện tích bắt đầu di chuyển và một dòng điện được hình thành.
Nguồn của dòng điện: phát minh ra máy điện
Cho đến giữa thế kỷ XVII, phải mất rất nhiều nỗ lực để có được một dòng điện. Đồng thời, số lượng các nhà khoa học đối phó với vấn đề này ngày càng tăng. Và tại đây Otto von Guericke đã phát minh ra chiếc xe điện đầu tiên trên thế giới. Trong một trong những thí nghiệm với lưu huỳnh, nó, tan chảy bên trong một quả bóng thủy tinh rỗng, làm cứng và vỡ kính. Guericke tăng cường bóng để nó có thể được xoắn. Xoay nó và ấn một miếng da, anh ta nhận được một tia lửa. Sự ma sát này tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát điện ngắn hạn. Nhưng những vấn đề khó khăn hơn đã được giải quyết chỉ với sự phát triển hơn nữa của khoa học.
Vấn đề là phí Guericke đã nhanh chóng biến mất. Để tăng thời gian sạc, các thi thể được đặt trong các bình kín (chai thủy tinh) và nước có đinh đóng vai trò là vật liệu điện khí hóa. Thí nghiệm được tối ưu hóa khi chai được phủ cả hai mặt bằng vật liệu dẫn điện (ví dụ như tấm giấy bạc). Kết quả là, họ nhận ra rằng có thể làm mà không cần nước.
Chân ếch như một nguồn hiện tại
Một cách khác để tạo ra điện được phát hiện đầu tiên bởi Luigi Galvani. Là một nhà sinh vật học, ông làm việc trong phòng thí nghiệm nơi ông thử nghiệm điện. Anh ta thấy chân ếch chết như thế nào khi bị kích thích bởi một tia lửa từ xe hơi. Nhưng một khi hiệu ứng tương tự đã đạt được một cách tình cờ khi nhà khoa học chạm vào nó bằng dao mổ thép.
Anh bắt đầu tìm kiếm những lý do mà dòng điện đến từ. Các nguồn của dòng điện, theo kết luận cuối cùng của nó, là trong các mô của ếch.
Một người Ý khác, Alessandro Volto, đã chứng minh sự thất bại của bản chất "con ếch" của sự xuất hiện của hiện tại. Cần lưu ý rằng dòng điện lớn nhất xảy ra khi đồng và kẽm được thêm vào dung dịch axit sunfuric. Sự kết hợp này được gọi là một yếu tố điện hoặc hóa học.
Nhưng việc sử dụng một công cụ như vậy để có được EMF sẽ quá tốn kém. Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu một phương pháp sản xuất năng lượng điện khác.
Làm thế nào là một máy phát điện thường xuyên được sắp xếp?
Vào đầu thế kỷ XIX G.Kh. Oersted phát hiện ra rằng khi một dòng điện chạy qua một dây dẫn, một trường có nguồn gốc từ tính phát sinh. Một lát sau, Faraday phát hiện ra rằng khi vượt qua các đường lực của trường này, một EMF được tạo ra trong dây dẫn, gây ra dòng điện. EMF thay đổi tùy thuộc vào tốc độ di chuyển và bản thân dây dẫn, cũng như cường độ trường. Khi vượt qua một trăm triệu đường dây điện mỗi giây, EMF cảm ứng đã trở thành tương đương với một Volt. Rõ ràng là hành vi thủ công trong từ trường không thể tạo ra dòng điện lớn. Các nguồn dòng điện loại này đã thể hiện bản thân hiệu quả hơn nhiều bằng cách cuộn dây trên một cuộn dây lớn hoặc bằng cách sản xuất nó dưới dạng trống. Một cuộn dây được gắn trên trục giữa nam châm và nước hoặc hơi nước quay. Một nguồn dòng cơ như vậy vốn có trong các máy phát thông thường.
Đại Tesla
Một nhà khoa học lỗi lạc đến từ Serbia Nikola Tesla, đã cống hiến cả cuộc đời cho điện, đã thực hiện nhiều khám phá mà chúng ta sử dụng ngày nay. Máy điện đa pha, động cơ điện không đồng bộ, truyền năng lượng qua dòng điện xoay chiều đa pha - đây không phải là toàn bộ danh sách các phát minh của nhà khoa học vĩ đại.
Nhiều người chắc chắn rằng hiện tượng ở Siberia, được gọi là thiên thạch Tunguska, thực ra là do Tesla gây ra. Nhưng, có lẽ, một trong những phát minh bí ẩn nhất là một máy biến áp có khả năng nhận điện áp lên đến mười lăm triệu volt. Không bình thường là cả cấu trúc và tính toán của nó không tuân theo các luật đã biết. Nhưng vào thời đó, họ bắt đầu phát triển một kỹ thuật chân không, trong đó không có sự mơ hồ. Do đó, phát minh của nhà khoa học đã bị lãng quên trong một thời gian.
Nhưng ngày nay, với sự ra đời của vật lý lý thuyết, sự quan tâm đến công việc của ông đã làm mới sự quan tâm. Không khí được công nhận là một loại khí, theo đó tất cả các định luật cơ học khí áp dụng. Chính từ đó, Tesla vĩ đại đã lấy hết năng lượng. Điều đáng chú ý là lý thuyết ether rất phổ biến trong quá khứ giữa nhiều nhà khoa học. Chỉ với sự ra đời của SRT - thuyết tương đối đặc biệt của Einstein, trong đó ông bác bỏ sự tồn tại của ether - rằng chúng đã bị lãng quên, mặc dù lý thuyết chung được đưa ra sau đó không tranh chấp với ông như vậy.
Nhưng bây giờ, chúng ta hãy tìm hiểu chi tiết hơn về dòng điện và các thiết bị có mặt khắp nơi ngày nay.
Phát triển các thiết bị kỹ thuật - nguồn hiện tại
Các thiết bị như vậy được sử dụng để chuyển đổi năng lượng khác nhau thành năng lượng điện. Mặc dù thực tế là các phương pháp vật lý và hóa học tạo ra năng lượng điện đã được phát hiện từ lâu, chúng chỉ trở nên phổ biến trong nửa sau của thế kỷ XX, khi điện tử vô tuyến bắt đầu phát triển nhanh chóng. Năm cặp vợ chồng ban đầu được bổ sung 25 loại khác. Và về mặt lý thuyết, các cặp điện có thể là vài nghìn, vì năng lượng tự do có thể được nhận ra trên bất kỳ tác nhân oxy hóa và chất khử.
Nguồn hiện tại vật lý
Nguồn hiện tại vật lý bắt đầu phát triển một chút sau đó. Công nghệ hiện đại đưa ra các yêu cầu ngày càng khắt khe, và các máy phát nhiệt và nhiệt công nghiệp đối phó thành công với các nhiệm vụ ngày càng tăng. Nguồn dòng vật lý là các thiết bị trong đó nhiệt, điện từ, cơ học và năng lượng của bức xạ và phân rã hạt nhân được chuyển đổi thành năng lượng điện. Ngoài những thứ trên, chúng còn bao gồm máy điện, máy phát điện MHD, cũng như nhân viên để chuyển đổi bức xạ mặt trời và phân rã nguyên tử.
Để dòng điện trong dây dẫn không biến mất, cần có nguồn bên ngoài để duy trì sự chênh lệch tiềm năng ở hai đầu dây dẫn. Đối với điều này, các nguồn năng lượng được sử dụng có một số lực điện động để tạo và duy trì sự khác biệt tiềm năng. EMF của nguồn điện được đo bằng công việc được thực hiện trong quá trình truyền điện tích dương trong toàn bộ mạch kín.
Điện trở bên trong nguồn hiện tại đặc trưng cho nó, xác định mức độ mất năng lượng khi đi qua nguồn.
Công suất và hiệu suất bằng tỷ lệ điện áp trong mạch điện ngoài với EMF.
Nguồn hóa chất
Nguồn dòng hóa chất trong mạch điện của EMF là một thiết bị trong đó năng lượng của các phản ứng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng điện.
Nó dựa trên hai điện cực: một chất khử tích điện âm và một chất oxy hóa tích điện dương, tiếp xúc với chất điện phân. Giữa các điện cực có một sự khác biệt tiềm năng, EMF.
Trong các thiết bị hiện đại thường được sử dụng:
- làm chất khử, chì, cadmium, kẽm và các chất khác;
- tác nhân oxy hóa - niken hydroxit, oxit chì, mangan và các chất khác;
- chất điện phân - dung dịch axit, kiềm hoặc muối.
Các yếu tố khô làm bằng kẽm và mangan được sử dụng rộng rãi. Lấy một bình kẽm (có điện cực âm). Một điện cực dương được đặt bên trong với hỗn hợp mangan dioxide với bột carbon hoặc than chì, làm giảm sức đề kháng. Chất điện phân được dán từ amoniac, tinh bột và các thành phần khác.
Pin chì axit thường là nguồn hóa chất thứ cấp trong mạch điện, có công suất cao, hoạt động ổn định và chi phí thấp. Pin loại này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Chúng thường được ưa thích cho pin khởi động, đặc biệt có giá trị đối với ô tô nơi chúng thường là độc quyền.
Một loại pin phổ biến khác bao gồm sắt (cực dương), niken oxit hydrat (cực âm) và chất điện phân - dung dịch nước của kali hoặc natri. Các vật liệu hoạt động được đặt trong ống thép mạ niken.
Việc sử dụng loài này đã giảm sau một vụ cháy tại nhà máy Edison vào năm 1914. Tuy nhiên, nếu chúng ta so sánh các đặc tính của loại pin thứ nhất và thứ hai, thì hóa ra hoạt động của sắt-niken có thể lâu hơn nhiều lần so với axit chì.
Máy phát điện AC và DC
Máy phát điện là thiết bị được thiết kế để chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.
Máy phát điện DC đơn giản nhất có thể được biểu diễn dưới dạng khung làm từ một dây dẫn, được đặt giữa các cực từ và các đầu được nối với các vòng nửa cách điện (bộ thu). Để thiết bị hoạt động, cần phải đảm bảo xoay khung với bộ thu. Sau đó, một dòng điện sẽ được cảm ứng trong nó, thay đổi hướng của nó dưới tác động của các đường sức từ. Trong mạch ngoài, anh ta sẽ đi theo một hướng duy nhất. Nó chỉ ra rằng bộ thu sẽ điều chỉnh dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi khung. Để đạt được dòng điện trực tiếp, bộ thu được làm từ ba mươi sáu tấm trở lên, và dây dẫn bao gồm nhiều khung ở dạng cuộn dây phần ứng.
Xem xét mục đích của nguồn hiện tại trong mạch điện là gì. Chúng tôi tìm ra những nguồn khác hiện tại tồn tại.
Mạch điện: dòng điện, cường độ dòng điện, nguồn hiện tại
Một mạch điện bao gồm một nguồn hiện tại, cùng với các đối tượng khác, tạo ra một đường dẫn cho dòng điện. Và các khái niệm về EMF, dòng điện và điện áp cho thấy các quá trình điện từ diễn ra cùng một lúc.
Mạch điện đơn giản nhất bao gồm một nguồn hiện tại (pin, pin điện, máy phát điện, v.v.), người tiêu dùng năng lượng (lò sưởi điện, động cơ điện, v.v.), cũng như dây kết nối các cực của nguồn điện áp và người tiêu dùng.
Mạch điện có các bộ phận bên trong (nguồn điện) và bên ngoài (dây điện, công tắc và bộ ngắt mạch, dụng cụ đo lường).
Nó sẽ hoạt động và có giá trị dương chỉ khi một mạch kín được cung cấp. Bất kỳ vỡ làm cho dòng điện ngừng chảy.
Một mạch điện bao gồm một nguồn hiện tại dưới dạng các tế bào điện, máy tích điện, máy phát điện và nhiệt điện, pin mặt trời, v.v.
Các máy thu điện là động cơ điện chuyển đổi năng lượng thành các thiết bị cơ khí, chiếu sáng và sưởi ấm, nhà máy điện phân, v.v.
Thiết bị phụ trợ là thiết bị phục vụ để bật và tắt, dụng cụ đo và cơ chế bảo vệ.
Tất cả các thành phần được chia thành:
- hoạt động (trong đó mạch điện bao gồm nguồn điện EMF, động cơ điện, pin, v.v.);
- thụ động (bao gồm máy thu điện và kết nối dây).
Chuỗi cũng có thể là:
- tuyến tính, trong đó điện trở của một phần tử luôn được đặc trưng bởi một đường thẳng;
- phi tuyến tính, trong đó điện trở phụ thuộc vào điện áp hoặc dòng điện.
Đây là mạch đơn giản nhất, trong đó một nguồn hiện tại, chìa khóa, đèn điện, bộ biến trở được bao gồm trong mạch.
Mặc dù việc sử dụng rộng rãi các thiết bị kỹ thuật như vậy, đặc biệt là gần đây, mọi người đang ngày càng đặt câu hỏi về việc lắp đặt các nguồn năng lượng thay thế.
