Źródła prądu elektrycznego
Prąd elektryczny — jak go wytwarzać i utrzymywać
Uporządkowany ruch naładowanych cząstek nazywany jest prądem elektrycznym. Aby uzyskać prąd elektryczny w przewodzie, musisz wytworzyć w nim pole elektryczne. Jeśli naładowane ciało jest połączone drutem z ziemią, wówczas w przewodzie pojawia się krótkotrwały prąd elektryczny. Aby uzyskać i utrzymać pole elektryczne w przewodzie, użyj źródeł prądu elektrycznego.
W każdym źródle prądu wykonywana jest praca w celu oddzielenia cząstek naładowanych dodatnio i ujemnie. Oddzielone cząstki gromadzą się na biegunach źródła. Pomiędzy biegunami powstaje pole elektryczne. Jeśli połączysz je przewodem, wówczas w przewodzie powstaje pole.
W maszynie elektrycznej rozdzielanie ładunków odbywa się za pomocą energii mechanicznej. Jednocześnie staje się elektryczny. W termoparze energia wewnętrzna jest przekształcana w energię elektryczną. Baterie jądrowe przekształcają energię atomową w energię elektryczną.
Fotokomórka przetwarza energię świetlną na energię elektryczną. Ogniwa słoneczne składają się z fotokomórek.Stosowane są tam, gdzie energia świetlna jest najłatwiej dostępna.
Energia rzek, węgla, ropy i atomów jest przetwarzana w elektrowniach na energię elektryczną. Najczęstszymi źródłami prądu elektrycznego są ogniwa i baterie galwaniczne.
Ogniwa galwaniczne
Ogniwo galwaniczne jest źródłem prądu, w którym energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną.
Tak działa najprostsze ogniwo galwaniczne.
Pierwsze ogniwo elektrochemiczne wynalazł Volt w 1799 roku. Z pojedynczych elementów skonstruował baterię, którą nazwał „biegunem woltowym”. W ogniwie galwanicznym elektrody muszą koniecznie oddziaływać z roztworem na różne sposoby, dlatego elektrody są wykonane z różnych materiałów.
Płytka cynkowa w ogniwie Volta jest naładowana ujemnie, a płytka miedziana jest naładowana dodatnio.
A tak działa suche ogniwo galwaniczne. Zamiast płynu używa gęstej pasty:
Bateria może składać się z kilku elementów:
Żarówki w lampach elektrycznych, a także różne inne przenośne urządzenia elektryczne i zabawki dla dzieci są zasilane ogniwami galwanicznymi. Po zużyciu elektrod w ogniwie galwanicznym ogniwo jest wymieniane na nowe.
Baterie
Baterie są chemicznymi źródłami prądu elektrycznego, w których elektrody nie zużywają się. Najprostszy akumulator składa się z dwóch ołowianych płyt zanurzonych w roztworze kwasu siarkowego.
Taka bateria nadal nie dostarcza prądu. Przed użyciem należy go naładować. Aby to zrobić, podłącz bieguny akumulatora do tych samych biegunów każdego źródła prądu.
Prąd przepływający przez akumulator podczas ładowania zmienia skład chemiczny jego płytek. Energia chemiczna akumulatora wzrasta.
Kiedy akumulator się rozładowuje, przekształca energię chemiczną w energię elektryczną. Rozładowany akumulator można naładować.
Baterie są zbierane z oddzielnych baterii.
Oprócz akumulatorów kwasowych (ołowiowych) stosowane są akumulatory alkaliczne (żelazowo-niklowe).
Bateria niklowo-żelazowa:
Obecnie szeroko stosowane są również akumulatory niklowo-kadmowe i niklowo-wodorkowe. Baterie srebrno-cynkowe stosowane są w lotnictwie i kosmosie Nowe rodzaje baterii: litowo-jonowe, litowo-polimerowe stosowane są w telefonach komórkowych, tabletach i innych nowoczesnych urządzeniach przenośnych.
Baterie stosuje się w przypadkach, gdy źródło prądu bardziej opłaca się doładować niż wymienić na nowe. W samochodzie akumulator służy do uruchamiania silnika i obsługi różnych urządzeń. W kosmosie akumulator jest ładowany przez panele słoneczne. Po rozładowaniu zasila nadajniki i sprzęt radiowy.
Zobacz też: Baterie. Przykłady obliczeń