Co dzieje się w źródle prądu elektrycznego. Prąd elektryczny, źródła prądu elektrycznego: definicja i istota. Z historii wynalazków

Przedmowa.

Czym jest prąd elektryczny i co jest konieczne do jego wystąpienia i istnienia przez potrzebny nam czas?

Słowo „prąd” oznacza ruch lub przepływ czegoś. Prąd elektryczny to uporządkowany (ukierunkowany) ruch naładowanych cząstek. Aby uzyskać prąd elektryczny w przewodniku, należy wytworzyć w nim pole elektryczne. Aby prąd elektryczny istniał w przewodniku przez długi czas, konieczne jest utrzymywanie w nim pola elektrycznego przez cały ten czas. W przewodnikach powstaje pole elektryczne, które może utrzymywać się przez długi czas źródła prądu elektrycznego . Obecnie ludzkość korzysta z czterech głównych źródeł prądu: statycznego, chemicznego, mechanicznego i półprzewodnikowego (baterie słoneczne), jednak w każdym z nich wykonywana jest praca polegająca na oddzieleniu cząstek naładowanych dodatnio i ujemnie. Oddzielne cząstki gromadzą się na biegunach źródła prądu, tak nazywa się miejsca, do których podłącza się przewody za pomocą końcówek lub zacisków. Jeden biegun źródła prądu jest naładowany dodatnio, drugi - ujemnie. Jeśli bieguny zostaną połączone przewodnikiem, wówczas pod wpływem pola swobodne naładowane cząstki w przewodniku będą się poruszać i powstanie prąd elektryczny.

Elektryczność.

Źródła prądu elektrycznego.

Do roku 1650, kiedy w Europie narodziło się duże zainteresowanie elektrycznością, nie znano sposobu na łatwe uzyskanie dużych ładunków elektrycznych. Wraz ze wzrostem liczby naukowców zainteresowanych badaniami nad elektryką można było spodziewać się tworzenia coraz prostszych i wydajniejszych sposobów wytwarzania ładunków elektrycznych.

Otto von Guericke wynalazł pierwszą maszynę elektryczną. Wlał stopioną siarkę do pustej szklanej kulki, a następnie, gdy siarka stwardniała, rozbił szkło, nie zdając sobie sprawy, że sama szklana kula może równie dobrze służyć jego celom. Następnie Guericke wzmocnił kulę siarki, jak pokazano na ryc. 1, tak aby można było ją obracać za pomocą uchwytu. Aby uzyskać ładunek, należało jedną ręką obrócić kulę, a drugą docisnąć do niej kawałek skóry. Tarcie podniosło potencjał kuli do wartości wystarczającej do wytworzenia iskier o długości kilku centymetrów.

Ta maszyna była bolesna

duża pomoc w eksperymentach

nom, studiuję elektryczność, ale

jeszcze trudniejsze zadania „utrzymywania”.

dostawa” i „rezerwa” energii elektrycznej

opłaty zostały rozwiązane

tylko dzięki temu, co następuje

postęp fizyki. Faktem jest, że potężne ładunki to

można stworzyć na ciałach za pomocą elektrostatyki

Samochody Guericke szybko zniknęły. Początkowo sądzono, że przyczyną tego jest „odparowanie” ładunków. Aby zapobiec

W celu „odparowania” ładunków proponowano zamykanie naładowanych ciał w zamkniętych naczyniach wykonanych z materiału izolacyjnego. Na takie naczynia wybrano oczywiście butelki szklane, a na materiał naelektryzowany wybrano wodę, gdyż łatwo było ją rozlać do butelek. Aby móc napełnić wodę bez otwierania butelki, przez korek włożono gwóźdź. Pomysł był dobry, jednak z nieznanych wówczas powodów urządzenie nie sprawdziło się zbyt dobrze. W wyniku intensywnych eksperymentów wkrótce odkryto, że zgromadzony ładunek, a tym samym siła porażenia prądem, może znacznie wzrosnąć, jeśli butelka zostanie pokryta wewnątrz i na zewnątrz materiałem przewodzącym, takim jak cienkie arkusze folii. Co więcej, jeśli połączymy gwóźdź dobrym przewodnikiem z warstwą metalu wewnątrz butelki, okaże się, że w ogóle można obejść się bez wody. Ten nowy „magazyn” energii elektrycznej został wynaleziony w 1745 roku w holenderskim mieście Lejda i nazwano go słoikiem lejdeńskim (ryc. 2).

Pierwszym, który odkrył inną możliwość wytwarzania energii elektrycznej niż poprzez elektryfikację przez tarcie, był włoski naukowiec Luigi Galvani (1737-1798). Z zawodu był biologiem, ale pracował w laboratorium, w którym przeprowadzano eksperymenty z elektrycznością. Galvani odkrył zjawisko znane wielu przed nim; polegało to na tym, że jeśli nerw nóg martwej żaby został wzbudzony iskrą z maszyny elektrycznej, wówczas cała noga zaczęła się kurczyć. Ale pewnego dnia Galvani zauważył, że łapa zaczęła się poruszać, gdy tylko stalowy skalpel zetknął się z nerwem łapy. Najbardziej zaskakujący był brak kontaktu pomiędzy maszyną elektryczną a skalpelem. To niesamowite odkrycie zmusiło Galvaniego do przeprowadzenia serii eksperymentów w celu odkrycia przyczyny prądu elektrycznego. Jeden z eksperymentów przeprowadził Galvani, aby sprawdzić, czy te same ruchy łapy są spowodowane elektrycznością pioruna. W tym celu Galvani zawiesił kilka żabich udek na mosiężnych hakach w oknie zasłoniętym żelaznymi kratami. I odkrył, wbrew swoim oczekiwaniom, że przykurcze łap występują o każdej porze, niezależnie od warunków pogodowych. Obecność w pobliżu maszyny elektrycznej lub innego źródła prądu okazała się zbędna. Galvani ustalił ponadto, że zamiast żelaza i mosiądzu można zastosować dowolne dwa różne metale, a połączenie miedzi i cynku spowodowało zjawisko w najbardziej wyraźnej formie. Szkło, guma, żywica, kamień i suche drewno nie miały żadnego wpływu. Zatem pochodzenie prądu nadal pozostawało tajemnicą. Gdzie pojawia się prąd - tylko w tkankach ciała żaby, tylko w różnych metalach, czy w kombinacji metali i tkanek? Niestety Galvani doszedł do wniosku, że prąd ma swoje źródło wyłącznie w tkankach ciała żaby. W rezultacie jego współczesnym koncepcja „elektryczności zwierzęcej” zaczęła wydawać się znacznie bardziej realna niż elektryczność jakiegokolwiek innego pochodzenia.

Inny włoski naukowiec Alessandro Volta (1745-1827) w końcu udowodnił, że jeśli umieści się żabie udka w wodnych roztworach pewnych substancji, wówczas w tkankach żaby nie powstanie prąd galwaniczny. Dotyczyło to w szczególności wody źródlanej lub ogólnie czystej; prąd ten pojawia się, gdy do wody dodaje się kwasy, sole lub zasady. Podobno największy prąd występował w mieszaninie miedzi i cynku umieszczonej w rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego. Połączenie dwóch płytek z różnych metali zanurzonych w wodnym roztworze zasady, kwasu lub soli nazywa się ogniwem galwanicznym (lub chemicznym).

Gdyby sposobem na uzyskanie siły elektromotorycznej było jedynie tarcie i procesy chemiczne w ogniwach galwanicznych, wówczas koszt energii elektrycznej potrzebnej do obsługi różnych maszyn byłby niezwykle wysoki. W wyniku ogromnej liczby eksperymentów naukowcy z różnych krajów dokonali odkryć, które umożliwiły stworzenie mechanicznych maszyn elektrycznych, które wytwarzają stosunkowo tanią energię elektryczną.

Na początku XIX wieku Hans Christian Oersted dokonał odkrycia zupełnie nowego zjawiska elektrycznego, które polegało na tym, że podczas przepływu prądu przez przewodnik powstaje wokół niego pole magnetyczne. Kilka lat później, w 1831 r., Faraday dokonał kolejnego odkrycia, równie ważnego jak odkrycie Oersteda. Faraday odkrył, że kiedy poruszający się przewodnik przecina linie pola magnetycznego, w przewodniku indukuje się siła elektromotoryczna, powodując przepływ prądu w obwodzie, w którym znajduje się przewodnik. Indukowane pole elektromagnetyczne zmienia się wprost proporcjonalnie do prędkości ruchu, liczby przewodników i siły pola magnetycznego. Innymi słowy, indukowany emf jest wprost proporcjonalny do liczby linii siły, które przecina przewodnik w jednostce czasu. Kiedy przewodnik przecina 100 000 000 linii siły w ciągu 1 sekundy, indukowany emf jest równy 1 woltowi. Ręcznie poruszając pojedynczy przewodnik lub cewkę z drutu w polu magnetycznym, nie można uzyskać dużych prądów. Bardziej efektywnym sposobem jest nawinięcie drutu na dużą szpulę lub wykonanie ze szpuli bębna. Cewka jest następnie montowana na wale umieszczonym pomiędzy biegunami magnesu i obracana siłą wody lub pary. Tak w istocie działa generator prądu elektrycznego, który należy do mechanicznych źródeł prądu elektrycznego i jest obecnie aktywnie wykorzystywany przez ludzkość.
Ludzie korzystają z energii słonecznej od czasów starożytnych. Już w 212 r. p.n.e. mi. Za pomocą skoncentrowanych promieni słonecznych rozpalili święty ogień w pobliżu świątyń. Według legendy mniej więcej w tym samym czasie grecki naukowiec Archimedes, broniąc swojego rodzinnego miasta, podpalił żagle statków rzymskiej floty.

Słońce to reaktor termojądrowy położony 149,6 mln km od Ziemi, emitujący energię docierającą do Ziemi głównie w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Największa część energii promieniowania słonecznego koncentruje się w widzialnej i podczerwonej części widma. Promieniowanie słoneczne jest niewyczerpanym, odnawialnym źródłem energii przyjaznej dla środowiska. Bez szkody dla środowiska ekologicznego można wykorzystać 1,5% całej energii słonecznej padającej na Ziemię, tj. 1,62 *10 16 kilowatogodzin rocznie, co odpowiada ogromnej ilości standardowego paliwa - 2 *10 12 ton.

Wysiłki projektantów idą w kierunku wykorzystania fotokomórek do bezpośredniej konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. Fotokonwertery, zwane także panelami słonecznymi, składają się z szeregu fotokomórek połączonych szeregowo lub równolegle. Jeżeli przetwornica ma ładować akumulator zasilający np. urządzenie radiowe w czasie pochmurnej pogody, to podłącza się go równolegle do zacisków akumulatora słonecznego (rys. 3). Elementy stosowane w bateriach słonecznych muszą charakteryzować się wysoką wydajnością, korzystnymi charakterystykami widmowymi, niskim kosztem, prostą konstrukcją i niską wagą. Niestety, tylko kilka znanych dziś fotokomórek spełnia przynajmniej częściowo te wymagania. Są to przede wszystkim niektóre rodzaje fotokomórek półprzewodnikowych. Najprostszym z nich jest selen. Niestety skuteczność najlepszych fotokomórek selenowych jest niska (0,1...1%).

Podstawą baterii słonecznych są fotokonwertery krzemowe, które mają postać okrągłych lub prostokątnych płytek o grubości 0,7 – 1 mm i powierzchni do 5 – 8 cm2. Doświadczenie pokazuje, że dobre rezultaty dają niewielkie elementy o powierzchni około 1 metra kwadratowego. patrz, mając wydajność około 10%. Stworzono także fotokomórki wykonane z metali półprzewodnikowych o teoretycznej sprawności 18%. Nawiasem mówiąc, praktyczna wydajność konwerterów fotoelektrycznych (około 10%) przewyższa wydajność lokomotywy parowej (8%), wydajność energii słonecznej w świecie roślin (1%), a także wydajność wielu urządzeń hydraulicznych i urządzenia wiatrowe. Przetwornice fotowoltaiczne mają praktycznie nieograniczoną trwałość. Dla porównania możemy podać wartości sprawności różnych źródeł energii elektrycznej (w procentach): elektrociepłownia – 20-30, przetwornik termoelektryczny – 6 – 8, fotokomórka selenowa – 0,1 – 1, bateria słoneczna – 6 - 11, ogniwo paliwowe - 70, akumulator ołowiowy - 80 - 90.

W 1989 roku Boeing (USA) stworzył dwuwarstwową fotokomórkę składającą się z dwóch półprzewodników - arsenku galu i antymonku galu - o współczynniku konwersji energii słonecznej na energię elektryczną równym 37%, co jest porównywalne ze sprawnością nowoczesnych systemów termicznych i elektrownie jądrowe. Niedawno udowodniono, że fotowoltaiczna metoda przetwarzania energii słonecznej teoretycznie pozwala na wykorzystanie energii słonecznej z wydajnością sięgającą nawet 93%! Początkowo jednak uważano, że maksymalna górna granica wydajności ogniw słonecznych wynosi nie więcej niż 26%, tj. znacznie niższa od sprawności wysokotemperaturowych silników cieplnych.

Baterie słoneczne są obecnie wykorzystywane głównie w kosmosie, a na Ziemi jedynie do zasilania odbiorców autonomicznych o mocy do 1 kW, zasilania radionawigacji

i sprzętu elektronicznego małej mocy, napędy do eksperymentalnych pojazdów elektrycznych i samolotów. W miarę udoskonalania paneli fotowoltaicznych znajdą one zastosowanie w budynkach mieszkalnych do autonomicznego zasilania, czyli tzw. do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę, a także do wytwarzania energii elektrycznej do oświetlenia i zasilania domowych urządzeń elektrycznych.

Źródła prądu elektrycznego Ukończyli: Anton Rubtsov, uczeń klasy 8 B Miejskiej Placówki Oświatowej Liceum nr 105 Opiekun naukowy: E. A. Maslova, nauczyciel fizyki

Wybierając temat, chciałem przestudiować historię powstania źródeł prądu elektrycznego, a także wykonać niektóre źródła własnoręcznie, powtarzając eksperymenty znanych naukowców. Znaczenie Ludzkość nie może istnieć bez energii elektrycznej i być może ktoś będzie w stanie odkryć nowe źródła prądu elektrycznego, które będą bardziej ekonomiczne i tańsze. Celem pracy jest zbadanie głównych rodzajów źródeł prądu elektrycznego, zasady ich działania i wykonania źródeł własnymi rękami. Cele: 1. Rozważ główne typy źródeł prądu elektrycznego. 2. Przestudiować zasadę działania źródeł prądu. 3. Stwórz źródła własnymi rękami.

Część główna Źródło prądu to urządzenie, w którym pewien rodzaj energii przekształca się w energię elektryczną. W każdym źródle prądu praca polega na oddzieleniu dodatnio i ujemnie naładowanych cząstek, które gromadzą się na biegunach źródła. Prąd elektryczny to ukierunkowany (uporządkowany) ruch naładowanych cząstek (elektronów, jonów itp.) Za kierunek prądu przyjmuje się kierunek ruchu cząstek naładowanych dodatnio. Jeśli prąd jest tworzony przez cząstki naładowane ujemnie (na przykład elektrony), wówczas kierunek prądu uważa się za przeciwny do kierunku ruchu cząstek.

Historia powstania pierwszych źródeł prądu

Właściwości bursztynu Tales z Miletu jako pierwszy zwrócił uwagę na ładunek elektryczny. Odkrył, że bursztyn potarty wełną nabiera właściwości przyciągania małych przedmiotów. Skamieniała żywica starożytnych drzew, które rosły na naszej planecie 38–120 milionów lat temu.

Maszyna elektryczna Otto von Guericke Otto von Guericke wynalazł pierwszą maszynę elektryczną. Wlał stopioną siarkę do pustej szklanej kuli, a następnie, gdy siarka stwardniała, rozbił szkło. Następnie Guericke wzmocnił kulę siarki, aby można ją było obracać za pomocą uchwytu. Aby uzyskać ładunek, należało jedną ręką obrócić kulę, a drugą docisnąć do niej kawałek skóry. Tarcie podniosło napięcie kuli do wartości wystarczającej do wytworzenia iskier o długości kilku centymetrów.

Słoik Leyden Słoik Leyden to szklana butelka owinięta folią po obu stronach. Wewnątrz słoika znajduje się metalowy pręt. Słój połączony płytami z maszyną elektryczną mógłby zgromadzić znaczną ilość energii elektrycznej. Gdyby jego płytki połączyć kawałkiem grubego drutu, wówczas w miejscu zwarcia przeskoczyłaby silna iskra, a nagromadzony ładunek elektryczny natychmiast zniknąłby. Umożliwiło to uzyskanie krótkotrwałego prądu elektrycznego. Następnie trzeba było ponownie naładować słoik. Teraz nazywamy takie urządzenia kondensatorami elektrycznymi.

Żywioł Galvaniego Luigi Galvani (1737-1798) jest jednym z twórców doktryny elektryczności, a jego eksperymenty z elektrycznością „zwierzęcą” położyły podwaliny pod nowy kierunek nauki - elektrofizjologię. W wyniku eksperymentów z żabami Galvani zasugerował istnienie elektryczności w żywych organizmach. Jego imieniem nazwano ogniwo galwaniczne, czyli baterię.

Kolumna Volta Alesandro Volta (1745 - 1827) - włoski fizyk, chemik i fizjolog, wynalazca źródła prądu stałego. Pierwszym źródłem prądu jest „kolumna galwaniczna”. Volta na przemian układał jedno na drugim kilkadziesiąt małych cynkowych i srebrnych kółek, umieszczając pomiędzy nimi papier zwilżony osoloną wodą.

Główne typy źródeł prądu elektrycznego Mechaniczne Termiczne Lekkie Chemiczne Element termiczny Fotokomórka Maszyna elektroforowa Ogniwo galwaniczne

Źródła prądu zwierzęcego

Elektryczność w organizmach żywych Wiele roślin doświadcza prądów powodujących uszkodzenie. Sekcje liści i łodyg są zawsze naładowane ujemnie w stosunku do normalnej tkanki.

Zwierzęta wytwarzające prąd elektryczny Płaszczka elektryczna (do 220 V) Sum amerykański (do 360 V) Węgorz (do 1200 V)

Owoce i warzywa wytwarzające prąd elektryczny. Owoce i warzywa można podzielić na te, które początkowo zawierają oraz te, które w procesie utleniania uzyskują równowagę wewnątrzzasadową lub kwasową. Do pierwszych zaliczają się owoce cytrusowe (cytryna) i ziemniaki. A po drugie na przykład ogórek kiszony i pomidor kiszony.

Elektryczność atmosferyczna Kiedy powietrze się porusza, w wyniku kontaktu różne prądy powietrzne zostają naelektryzowane. Jedna część chmury (górna) jest naelektryzowana dodatnio, a druga (dolna) jest naelektryzowana ujemnie. W momencie, gdy ładunek chmury staje się duży, pomiędzy jej dwiema naelektryzowanymi częściami przeskakuje potężna iskra elektryczna – błyskawica.

Część praktyczna

Baterie domowej roboty Do produkcji baterii domowej roboty będziemy potrzebować przyrządów i materiałów: Blacha miedziana Blacha cynkowa Cytryna, ogórek, soda, woda, monety Woltomierz Przewody łączące

Ogniwo galwaniczne wykonane z cytryny Wytwarza prąd elektryczny o napięciu

Ogniwo galwaniczne z pierwszego ogórka kiszonego Wytwarza prąd elektryczny o napięciu

Ogniwo galwaniczne z drugiego i trzeciego ogórka

Bateria dwóch kiszonych ogórków wytwarza prąd elektryczny o napięciu

Bateria trzech ogórków kiszonych wytwarza prąd elektryczny o napięciu

Żarówka połączona z łańcuchem trzech ogórków kiszonych. Łańcuch został złożony. Żarówka zapala się.

Bateria sodowa Wytwarza prąd elektryczny pod napięciem

Bateria sodowa dwu i trzyogniwowa

Żarówka podłączona do obwodu trzech elementów sodowych. Obwód został złożony. Żarówka zapala się.

Bateria solona Wytwarza prąd elektryczny o napięciu

Podsumowanie Aby osiągnąć cel tej pracy, rozwiązałem następujące problemy: Rozważono główne typy źródeł prądu elektrycznego. 1. Mechaniczne źródła prądu 2. Termiczne źródła prądu 3. Świetlne źródła prądu 4. Chemiczne źródła prądu. Studiował zasadę działania źródeł prądu. Niektóre źródła wykonałem własnymi rękami. 1. Ogniwo galwaniczne wykonane z cytryny. 2. Ogniwo galwaniczne wykonane z ogórka kiszonego. 3. Bateria sodowa. 4. Solona bateria.

Bibliografia Abramov S.S. Wielka encyklopedia Cyryla i Mitodiusza. Wikipedia 2009 - wolna encyklopedia. www. ru. wikipedia. org. Juliana Hollanda. Duża ilustrowana encyklopedia erudytów. „Jaskółczy ogon” 2001; Kartsev V.P. Przygody wielkich równań. M.: Edukacja, 2007

Z kursu fizyki każdy wie, że prąd elektryczny oznacza ukierunkowany, uporządkowany ruch cząstek niosących ładunek. Aby to uzyskać, w przewodniku powstaje pole elektryczne. To samo jest konieczne, aby prąd elektryczny mógł istnieć przez długi czas.

Źródłami prądu elektrycznego mogą być:

• statyczny;
• chemiczny;
• mechaniczny;
• półprzewodnik.

W każdym z nich wykonywana jest praca polegająca na oddzieleniu różnie naładowanych cząstek, czyli wytworzeniu pola elektrycznego źródła prądu. Po rozdzieleniu gromadzą się na biegunach, w miejscach łączenia przewodów. Kiedy bieguny zostaną połączone przewodnikiem, naładowane cząstki zaczynają się poruszać i generowany jest prąd elektryczny.

Źródła prądu elektrycznego: wynalazek maszyny elektrycznej

Do połowy XVII wieku wytwarzanie prądu elektrycznego wymagało dużego wysiłku. Jednocześnie rosła liczba naukowców pracujących nad tym zagadnieniem. I tak Otto von Guericke wynalazł pierwszą na świecie maszynę elektryczną. W jednym z eksperymentów z siarką stopioną w pustej szklanej kulce stwardniała i rozbiła szkło. Guericke wzmocnił piłkę, aby można było ją obracać. Obracając go i naciskając kawałek skóry, otrzymał iskrę. znacznie ułatwiło pozyskiwanie krótkoterminowego prądu. Ale trudniejsze problemy rozwiązano dopiero wraz z dalszym rozwojem nauki.

Problem w tym, że zarzuty Guericke’a szybko zniknęły. Aby wydłużyć czas ładowania, ciała umieszczano w zamkniętych naczyniach (szklanych butelkach), a materiałem naelektryzowanym była woda z gwoździem. Eksperyment został zoptymalizowany, gdy butelka została pokryta z obu stron materiałem przewodzącym (na przykład arkuszami folii). W rezultacie zdali sobie sprawę, że mogą obejść się bez wody.

Żabie udka jako źródło prądu

Inną metodę wytwarzania energii elektrycznej odkrył po raz pierwszy Luigi Galvani. Jako biolog pracował w laboratorium, w którym eksperymentowano z elektrycznością. Widział, jak udko martwej żaby kurczy się pod wpływem iskry z maszyny. Ale pewnego dnia ten sam efekt udało się osiągnąć przez przypadek, gdy naukowiec dotknął go stalowym skalpelem.

Zaczął szukać przyczyn, skąd pochodzi prąd elektryczny. Źródła prądu elektrycznego, według jego ostatecznego wniosku, znajdowały się w tkankach żaby.

Inny Włoch, Alessandro Volto, udowodnił niespójność „żabiego” charakteru wytwarzania prądu. Zaobserwowano, że największy prąd wystąpił po dodaniu miedzi i cynku do roztworu kwasu siarkowego. Ta kombinacja nazywana jest pierwiastkiem galwanicznym lub chemicznym.

Jednak użycie takiego sposobu do uzyskania pola elektromagnetycznego byłoby zbyt kosztowne. Dlatego naukowcy pracowali nad inną, mechaniczną metodą wytwarzania energii elektrycznej.

Jak działa zwykły generator?

Na początku XIX wieku G.H. Oersted odkrył, że gdy prąd przepływa przez przewodnik, powstaje pole magnetyczne. Nieco później Faraday odkrył, że kiedy linie siły tego pola przecinają się, w przewodniku indukowany jest emf, który powoduje przepływ prądu. Pole elektromagnetyczne zmienia się w zależności od prędkości ruchu i samych przewodników, a także od natężenia pola. Po przekroczeniu stu milionów linii siły na sekundę indukowane pole elektromagnetyczne stało się równe jednemu woltowi. Oczywiste jest, że ręczne przewodzenie w polu magnetycznym nie jest w stanie wytworzyć dużego prądu elektrycznego. Źródła prądu elektrycznego tego typu okazały się znacznie bardziej skuteczne przy nawijaniu drutu na dużą cewkę lub wytwarzaniu go w postaci bębna. Cewkę zamontowano na wale pomiędzy magnesem a obracającą się wodą lub parą. Takie mechaniczne źródło prądu jest nieodłącznym elementem konwencjonalnych generatorów.

Wielka Tesla

Genialny serbski naukowiec Nikola Tesla, poświęcając swoje życie elektryczności, dokonał wielu odkryć, z których korzystamy do dziś. Wielofazowe silniki elektryczne, przesyłanie energii za pomocą wielofazowego prądu przemiennego – to nie cała lista wynalazków wielkiego naukowca.

Wielu jest przekonanych, że zjawisko na Syberii, zwane meteorytem Tunguska, zostało w rzeczywistości spowodowane przez Teslę. Ale być może jednym z najbardziej tajemniczych wynalazków jest transformator zdolny do odbierania napięć do piętnastu milionów woltów. Niezwykła jest zarówno jego konstrukcja, jak i obliczenia, które przeczą znanym prawom. Ale w tamtych czasach zaczęto rozwijać technologię próżniową, w której nie było dwuznaczności. Dlatego wynalazek naukowca został na jakiś czas zapomniany.

Jednak dzisiaj, wraz z pojawieniem się fizyki teoretycznej, zainteresowanie jego twórczością wzrosło. Eter uznano za gaz podlegający wszystkim prawom mechaniki gazowej. To właśnie stamtąd wielki Tesla czerpał swoją energię. Warto zauważyć, że teoria eteryczna była w przeszłości bardzo powszechna wśród wielu naukowców. Dopiero wraz z pojawieniem się SRT – szczególnej teorii względności Einsteina, w której obalił on istnienie eteru – została zapomniana, choć sformułowana później ogólna teoria nie kwestionowała jej jako takiej.

Ale na razie przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo prądowi elektrycznemu i urządzeniom, które są dziś wszechobecne.

Rozwój urządzeń technicznych - źródła prądu

Urządzenia tego typu służą do zamiany różnych rodzajów energii na energię elektryczną. Mimo że fizyczne i chemiczne metody wytwarzania energii elektrycznej odkryto już dawno temu, upowszechniły się one dopiero w drugiej połowie XX wieku, kiedy radioelektronika zaczęła się szybko rozwijać. Pierwotne pięć par galwanicznych zostało uzupełnionych o kolejnych 25 typów. Teoretycznie może być kilka tysięcy par galwanicznych, ponieważ darmową energię można realizować na dowolnym środku utleniającym i redukującym.

Fizyczne źródła prądu

Fizyczne źródła prądu zaczęły się rozwijać nieco później. Nowoczesna technologia stawiała coraz bardziej rygorystyczne wymagania, a przemysłowe generatory cieplne i termoelektryczne skutecznie radziły sobie z coraz większymi zadaniami. Fizyczne źródła prądu to urządzenia, w których energia cieplna, elektromagnetyczna, mechaniczna oraz energia promieniowania i rozpadu jądrowego zamieniana jest na energię elektryczną. Oprócz powyższych, zaliczają się do nich także generatory maszyn elektrycznych i MHD, a także te służące do konwersji promieniowania słonecznego i rozpadu atomowego.

Aby mieć pewność, że prąd elektryczny w przewodniku nie zaniknie, potrzebne jest zewnętrzne źródło, które utrzyma różnicę potencjałów na końcach przewodnika. W tym celu istnieją źródła energii, które mają pewną różnicę potencjałów do wytworzenia i utrzymania. Semf źródła prądu elektrycznego mierzy się pracą wykonaną podczas przenoszenia ładunku dodatniego w obwodzie zamkniętym.

Opór wewnątrz źródła prądu charakteryzuje je ilościowo, określając ilość energii traconej podczas przejścia przez źródło.

Moc i sprawność są równe stosunkowi napięcia w zewnętrznym obwodzie elektrycznym do siły elektromotorycznej.

Chemiczne źródła prądu

Źródło prądu chemicznego w obwodzie elektrycznym pola elektromagnetycznego to urządzenie, w którym energia reakcji chemicznych jest przekształcana w energię elektryczną.

Opiera się na dwóch elektrodach: ujemnie naładowanym środku redukującym i dodatnio naładowanym utleniaczu, które stykają się z elektrolitem. Pomiędzy elektrodami występuje różnica potencjałów, czyli EMF.

Nowoczesne urządzenia często wykorzystują:

• jako środek redukujący - ołów, kadm, cynk i inne;
• utleniacz – wodorotlenek niklu, tlenek ołowiu, mangan i inne;
• elektrolit - roztwory kwasów, zasad lub soli.

Powszechnie stosowane są suche elementy wykonane z cynku i manganu. Bierze się naczynie cynkowe (z elektrodą ujemną). Wewnątrz umieszczona jest elektroda dodatnia z mieszaniną dwutlenku manganu i proszku węglowego lub grafitowego, co zmniejsza rezystancję. Elektrolit jest pastą amoniaku, skrobi i innych składników.

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest najczęściej wtórnym chemicznym źródłem prądu w obwodzie elektrycznym, charakteryzującym się dużą mocą, stabilną pracą i niskim kosztem. Baterie tego typu znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach. Często są one preferowane w przypadku akumulatorów rozruchowych, które są szczególnie cenne w samochodach, gdzie generalnie mają monopol.

Inna popularna bateria składa się z żelaza (anoda), hydratu tlenku niklu (katoda) i elektrolitu - wodnego roztworu potasu lub sodu. Materiał aktywny umieszczony jest w niklowanych rurkach stalowych.

Wykorzystanie tego gatunku spadło po pożarze fabryki w Edison w 1914 roku. Jeśli jednak porównamy charakterystykę akumulatorów pierwszego i drugiego typu, okaże się, że działanie akumulatorów żelazowo-niklowych może być wielokrotnie dłuższe niż akumulatorów ołowiowo-kwasowych.

Generatory prądu stałego i przemiennego

Generatory to urządzenia, których zadaniem jest zamiana energii mechanicznej na energię elektryczną.

Najprostszy generator prądu stałego można sobie wyobrazić jako ramę z przewodnika, która jest umieszczona pomiędzy biegunami magnetycznymi, a końce są połączone z izolowanymi półpierścieniami (kolektorem). Aby urządzenie działało należy zapewnić obrót ramy z kolektorem. Indukuje się w nim wówczas prąd elektryczny, zmieniający swój kierunek pod wpływem magnetycznych linii siły. Wejdzie do obwodu zewnętrznego w jednym kierunku. Okazuje się, że kolektor wyprostuje prąd przemienny generowany przez ramę. Aby uzyskać prąd stały, kolektor składa się z trzydziestu sześciu lub więcej płytek, a przewodnik składa się z wielu ramek w postaci uzwojenia twornika.

Zastanówmy się, jaki jest cel źródła prądu w obwodzie elektrycznym. Dowiedzmy się, jakie istnieją inne źródła prądu.

prąd, siła prądu, źródło prądu

Obwód elektryczny składa się ze źródła prądu, które wraz z innymi obiektami tworzy ścieżkę dla prądu. A koncepcje pola elektromagnetycznego, prądu i napięcia ujawniają procesy elektromagnetyczne zachodzące podczas tego procesu.

Najprostszy obwód elektryczny składa się ze źródła prądu (akumulatora, ogniwa galwanicznego, generatora itp.), odbiorników energii silników elektrycznych itp.), a także przewodów łączących zaciski źródła napięcia i odbiornika.

Obwód elektryczny składa się z części wewnętrznej (źródło prądu) i części zewnętrznej (przewody, przełączniki i wyłączniki automatyczne, przyrządy pomiarowe).

Będzie działać i mieć wartość dodatnią tylko wtedy, gdy zapewniony zostanie obwód zamknięty. Jakakolwiek przerwa powoduje, że prąd przestaje płynąć.

Obwód elektryczny składa się ze źródła prądu w postaci ogniw galwanicznych, baterii elektrycznych, elektromechanicznych i fotokomórek i tak dalej.

Silniki elektryczne przetwarzające energię na energię mechaniczną, urządzenia oświetleniowe i grzewcze, instalacje elektrolizy itp. Pełnią rolę odbiorników elektrycznych.

Do wyposażenia pomocniczego zalicza się urządzenia służące do włączania i wyłączania, przyrządy pomiarowe i mechanizmy zabezpieczające.

Wszystkie komponenty dzielą się na:

• aktywny (gdzie obwód elektryczny składa się ze źródła prądu EMF, silników elektrycznych, akumulatorów itp.);
• pasywny (który obejmuje odbiorniki elektryczne i okablowanie łączące).

Obwód może być również:

• liniowy, gdzie opór elementu zawsze charakteryzuje się linią prostą;
• nieliniowy, gdzie rezystancja zależy od napięcia lub prądu.

Oto najprostszy schemat, w którym w obwodzie zawarte jest źródło prądu, klucz, lampa elektryczna i reostat.

Pomimo powszechnego i powszechnego stosowania tego typu urządzeń technicznych, szczególnie w ostatnim czasie, ludzie coraz częściej zadają pytania dotyczące instalowania alternatywnych źródeł energii.

Różnorodne źródła energii elektrycznej

Jakie inne źródła prądu elektrycznego istnieją? To nie tylko słońce, wiatr, ziemia i pływy. Stały się już tzw. oficjalnymi alternatywnymi źródłami energii elektrycznej.

Trzeba powiedzieć, że istnieje wiele alternatywnych źródeł. Nie są one powszechne, ponieważ nie są jeszcze praktyczne i wygodne. Ale kto wie, może przyszłość będzie tylko ich.

Można zatem pozyskać energię elektryczną ze słonej wody. Elektrownia wykorzystująca tę technologię powstała już w Norwegii.

Elektrownie mogą również działać na ogniwach paliwowych z elektrolitem w postaci stałego tlenku.

Znane są generatory piezoelektryczne, które odbierają energię dzięki energii kinetycznej (istnieją już ścieżki spacerowe, progi zwalniające, kołowroty, a nawet parkiety taneczne wyposażone w tę technologię).

Istnieją również nanogeneratory, których zadaniem jest zamiana energii w samym organizmie człowieka na energię elektryczną.

Co możesz powiedzieć o algach wykorzystywanych do ogrzewania domów, mieczach piłkarskich wytwarzających energię elektryczną, rowerach, które mogą ładować gadżety, a nawet drobno pociętym papierze, który służy jako źródło prądu?

Ogromne perspektywy rysują się oczywiście w rozwoju energii wulkanicznej.

To wszystko jest dzisiejszą rzeczywistością, nad którą pracują naukowcy. Całkiem możliwe, że część z nich już wkrótce stanie się zjawiskiem zupełnie powszechnym, tak jak dzisiaj prąd w domach.

A może ktoś odkryje tajemnice naukowca Nikoli Tesli, a ludzkość będzie mogła łatwo pozyskiwać prąd z eteru?

W artykule zostaną opisane metody wytwarzania prądu elektrycznego, ich rodzaje, zalety i wady. Najogólniej źródła prądu można podzielić na mechaniczne, chemiczne i wykorzystujące inne przemiany fizyczne.

Chemiczne źródła prądu

Chemiczne źródła prądu przekształcają reakcje chemiczne utleniacza i reduktora w emf. Pierwsze źródło prądu chemicznego zostało wynalezione przez Alessandro Voltę w 1800 roku. Następnie jego wynalazek nazwano „elementem Volty”. Elementy galwaniczne połączone w pionową baterię tworzą kolumnę galwaniczną.

W 1859 roku francuski fizyk Gston Plante wynalazł akumulator kwasowo-ołowiowy. Składał się z płytek ołowianych umieszczonych w kwasie siarkowym. Ten typ akumulatorów jest nadal szeroko stosowany, na przykład w samochodach.

W 1965 roku francuski chemik J. Leclanche zaproponował element składający się z kubka cynkowego z roztworem chlorku amonu, w którym umieszczono aglomerat tlenku manganu z przewodnikiem węglowym. Pierwiastek ten stał się protoplastą nowoczesnych baterii solnych.

Wszystkie pierwiastki chemiczne opierają się na 2 elektrodach. Jeden z nich jest utleniaczem, a drugi reduktorem, oba mają kontakt z elektrolitem. Pomiędzy elektrodami występuje pole elektromagnetyczne. Na anodzie następuje utlenianie środka redukującego, elektrony przechodzą przez obwód zewnętrzny do katody i biorą udział w reakcji redukcji środka utleniającego. W ten sposób przepływ elektronów przechodzi przez obwód zewnętrzny od bieguna ujemnego do dodatniego. Ołów stosowany jest jako środek redukujący. kadm, cynk i inne metale. Utleniacze - tlenek ołowiu, tlenek manganu, wodorotlenek niklu i inne. Jako elektrolit stosuje się roztwory zasad, kwasów i soli.

Istnieją również ogniwa paliwowe, w których utleniacz i reduktor dostarczane są z zewnątrz. Przykładem jest ogniwo paliwowe wodorowo-tlenowe, które działa na tej samej zasadzie co elektrolizer, tylko w odwrotnej kolejności – do płytek dostarczany jest wodór i tlen, a w wyniku reakcji ich połączenia w wodę powstaje prąd.

Mechaniczne źródła prądu

Mechaniczne źródła prądu obejmują wszystkie źródła, które przekształcają energię mechaniczną w energię elektryczną. Zwykle nie stosuje się przekształceń bezpośrednich, ale za pomocą innej energii, zwykle magnetycznej. Na przykład pole magnetyczne wiruje w generatorach - wytwarzane przez magnesy lub w inny sposób wzbudzane, działając na uzwojenia, wytwarza pole elektromagnetyczne.

E.H. Już w 1833 roku Lenz odkrył, że silniki elektryczne z magnesami trwałymi mogą wytwarzać energię elektryczną, jeśli wirnik się obraca. W ramach komisji badawczej silnika elektrycznego Jacobiego udowodnił eksperymentalnie odwracalność silnika elektrycznego. Później odkryto, że energię wytwarzaną przez generator można wykorzystać do zasilania własnych elektromagnesów.

Pierwszy generator zbudowali w 1832 roku paryscy wynalazcy, bracia Pixin. Generator wykorzystywał magnes trwały, którego obrót generował pole elektromagnetyczne w pobliskich uzwojeniach. W 1843 roku Emil Stehrer zbudował także generator składający się z 3 magnesów i 6 cewek. Wszystkie wczesne generatory wykorzystywały magnesy trwałe. Później (1851-1867) zaczęto stosować elektromagnesy, zasilane wbudowanym generatorem z magnesami trwałymi. Taką maszynę stworzył Henry Wilde w 1863 roku.

Niestosowaną, ale wciąż istniejącą metodę wykorzystującą piezoceramikę można również zaliczyć do mechanicznych. Emiter piezoelektryczny jest również odwracalny i może generować energię pod wpływem mechanicznym.

Inne źródła zasilania

Obecnie najczęściej używanym niemechanicznym źródłem zasilania jest bateria słoneczna. Bateria słoneczna bezpośrednio przekształca światło w energię elektryczną poprzez wybijanie elektronów w złączu pn za pomocą energii fotonów. Najczęściej stosowane ogniwa słoneczne są oparte na krzemie. Powstają poprzez domieszkowanie tego samego półprzewodnika różnymi zanieczyszczeniami w celu utworzenia złączy np.

Również w warunkach terenowych często wykorzystuje się elementy Peltiera. Element Peltiera tworzy różnicę temperatur podczas przepływu prądu elektrycznego. Efekt odwrotny, efekt Seebecka, jest wykorzystywany do wytwarzania prądu elektrycznego, gdy na element przyłożona jest różnica temperatur. Ze względu na zastosowanie różnych przewodników temperatura każdego z nich jest inna, co prowadzi do przepływu elektronów z cieplejszego przewodnika do mniej nagrzanego.

Aktualne źródła, urządzenia przetwarzające różne rodzaje energii na energię elektryczną. Ze względu na rodzaj przetwarzanej energii źródła energii można podzielić na chemiczne i fizyczne. Informacje o pierwszych bateriach chemicznych (ogniwach i bateriach galwanicznych) sięgają XIX wieku. (na przykład akumulator Volta, ogniwo Leclanche). Jednakże aż do lat 40. XX wiek Na świecie opracowano i wdrożono w projektach nie więcej niż 5 rodzajów par galwanicznych. Od połowy lat 40. W wyniku rozwoju elektroniki radiowej i powszechnego stosowania autonomicznych generatorów elektrycznych powstało około 25 kolejnych typów par galwanicznych. Teoretycznie swobodną energię reakcji chemicznych niemal każdego utleniacza i reduktora można zrealizować w energii elektrycznej, dzięki czemu możliwa jest realizacja kilku tysięcy par galwanicznych. Zasady działania większości fizycznych technologii elektronicznych były znane już w XIX wieku. Następnie, w wyniku szybkiego rozwoju i udoskonaleń, głównymi przemysłowymi źródłami energii elektrycznej stały się turbogeneratory i hydrogeneratory. Technologie fizyczne oparte na innych zasadach rozwinęły się przemysłowo dopiero w latach 50. i 60. XX wieku. XX w., co wynika ze zwiększonych i dość specyficznych wymagań współczesnej techniki. W latach 60 kraje rozwinięte technicznie posiadały już przemysłowe próbki termogeneratorów, generatorów termionowych (ZSRR, Niemcy, USA), baterii jądrowych

Chemiczne źródła prądu Zwyczajowo nazywa się urządzenia wytwarzające prąd elektryczny wykorzystując energię reakcji redoks odczynników chemicznych. Ze względu na schemat działania i możliwość zasilania sieci elektrycznej generatory chemiczne dzielą się na generatory pierwotne, wtórne i rezerwowe oraz generatory elektrochemiczne.

Fizyczne źródła prądu to urządzenia przetwarzające energię cieplną, mechaniczną, elektromagnetyczną, a także energię promieniowania i rozpadu jądrowego na energię elektryczną. Zgodnie z najczęściej stosowaną klasyfikacją do generatorów fizycznych zalicza się: generatory maszyn elektrycznych, generatory termoelektryczne, przetwornice termoelektryczne, generatory MHD, a także generatory przetwarzające energię promieniowania słonecznego i rozpadu atomowego

Aby utrzymać prąd elektryczny w przewodniku, potrzebne jest zewnętrzne źródło energii, które zawsze utrzymuje różnicę potencjałów na końcach tego przewodnika.
Takimi źródłami energii są tak zwane źródła prądu elektrycznego, które posiadają pewną siłę elektromotoryczną, która tworzy i utrzymuje przez długi czas różnicę potencjałów na końcach przewodnika.

Liczbowo siłę elektromotoryczną mierzy się pracą wykonaną przez źródło energii elektrycznej podczas przenoszenia pojedynczego ładunku dodatniego przez obwód zamknięty.

Jeżeli źródło energii wykonując pracę A zapewni przeniesienie ładunku q po obwodzie zamkniętym, to jego siła elektromotoryczna (E) będzie równa

Rezystancja wewnętrzna źródła prądu- ilościowa charakterystyka źródła prądu, która określa wielkość strat energii podczas przechodzenia przez źródło prądu elektrycznego.
Rezystancja wewnętrzna ma wymiar rezystancji i jest mierzona w omach.
Kiedy prąd elektryczny przepływa przez źródło, zachodzą takie same procesy rozpraszania energii, jak przy przepływie przez rezystancję obciążenia. Dzięki tym procesom napięcie na zaciskach źródła prądu nie jest równe sile elektromotorycznej, ale zależy od wielkości prądu, a co za tym idzie, od obciążenia. Przy małych wartościach prądu zależność ta jest liniowa i można ją przedstawić w postaci

8) Moc i wydajność źródło jest równe stosunkowi napięcia w obwodzie zewnętrznym do wielkości emf. Energia elektryczna- wielkość fizyczna charakteryzująca prędkość przesyłania lub konwersji energii elektrycznej. Moc netto zmienia się w bardziej złożony sposób w zależności od oporu zewnętrznego. Rzeczywiście, Puseful = 0 przy ekstremalnych wartościach rezystancji zewnętrznej: przy R = 0 i R®¥. Zatem maksymalna moc użyteczna powinna występować przy pośrednich wartościach rezystancji zewnętrznej.

9) Chemiczne źródło prądu (w skrócie UDERZYĆ) jest źródłem pola elektromagnetycznego, w którym energia zachodzących w nim reakcji chemicznych jest bezpośrednio zamieniana na energię elektryczną.

Zasada działania: Chemiczne źródła prądu opierają się na dwóch elektrodach (ujemnie naładowanej anodzie zawierającej środek redukujący i dodatnio naładowanej katodzie zawierającej środek utleniający) stykających się z elektrolitem. Między elektrodami ustala się różnica potencjałów - siła elektromotoryczna odpowiadająca energii swobodnej reakcji redoks. Działanie chemicznych źródeł prądu polega na występowaniu przestrzennie oddzielonych procesów w zamkniętym obwodzie zewnętrznym: na anodzie ujemnej następuje utlenienie środka redukującego, powstałe wolne elektrony przechodzą przez obwód zewnętrzny do katody dodatniej, tworząc prąd wyładowczy , gdzie biorą udział w reakcji redukcji środka utleniającego. Zatem przepływ ujemnie naładowanych elektronów przez obwód zewnętrzny przechodzi od anody do katody, to znaczy od elektrody ujemnej (biegun ujemny źródła prądu chemicznego) do dodatniej. Odpowiada to przepływowi prądu elektrycznego w kierunku od bieguna dodatniego do ujemnego, ponieważ kierunek prądu pokrywa się z kierunkiem ruchu ładunków dodatnich w przewodniku.

Nowoczesne źródła prądu chemicznego wykorzystują:

· jako reduktor (materiał anodowy) – ołów Pb, kadm Cd, cynk Zn i inne metale;

· jako utleniacz (materiał katody) – tlenek ołowiu(IV) PbO 2, wodorotlenek niklu NiOOH, tlenek manganu(IV) MnO 2 i inne;

· jako elektrolit – roztwory zasad, kwasów lub soli.

2) Powszechne stały się suche pierwiastki manganowo-cynkowe (MC) z depolaryzatorem dwutlenku manganu.
Ogniwo suche typu miseczkowego (ryc. 3) ma prostokątne lub cylindryczne naczynie cynkowe, które jest elektrodą ujemną. Wewnątrz niego umieszczona jest elektroda dodatnia w postaci węgla.
patyczki lub talerze, które znajdują się w worku wypełnionym mieszaniną dwutlenku manganu z proszkiem węglowym lub grafitowym. Aby zmniejszyć opór, dodaje się węgiel lub grafit. Pręt węglowy i worek z masą depolaryzującą nazywane są aglomeratem. Jako elektrolit stosuje się pastę składającą się z amoniaku (NH4Cl), skrobi i innych substancji. W przypadku elementów kubkowych zaciskiem centralnym jest biegun dodatni.

Wśród wtórnych chemicznych źródeł energii najbardziej popularne są akumulatory kwasowo-ołowiowe, charakteryzujące się stosunkowo dużą mocą w połączeniu z niezawodnością i stosunkowo niskim kosztem. Baterie te znajdują różnorodne praktyczne zastosowania. Swoją popularność i szeroką skalę produkcji zawdzięczają akumulatorom rozruchowym przeznaczonym do różnych pojazdów, a przede wszystkim samochodów osobowych. Na tym obszarze ich pozycja monopolistyczna jest stabilna i utrzymuje się przez długi czas. Zdecydowana większość akumulatorów stacjonarnych i znaczna część akumulatorów wagonowych wyposażona jest w akumulatory ołowiowe. Akumulatory kwasowo-ołowiowe z powodzeniem konkurują z alkalicznymi akumulatorami trakcyjnymi.

Bateria lezo-niklowa to wtórne źródło prądu chemicznego, w którym anodą jest żelazo, elektrolitem jest wodny roztwór wodorotlenku sodu lub potasu (z dodatkami wodorotlenku litu), a katodą jest hydrat tlenku niklu(III).

Materiał aktywny znajduje się w niklowanych rurkach stalowych lub perforowanych kieszeniach. Pod względem kosztów i jednostkowego zużycia energii są zbliżone do akumulatorów litowo-jonowych, a pod względem samorozładowania, wydajności i napięcia - do akumulatorów NiMH. Są to akumulatory dość trwałe, odporne na nieostrożne obchodzenie się z nimi (przeładowanie, głębokie rozładowanie, zwarcie i szok termiczny) i charakteryzujące się bardzo długą żywotnością.

Ich użycie spada od czasu wstrzymania produkcji przez pożar fabryki/laboratorium Edisona w 1914 r. z powodu słabej wydajności akumulatorów w niskich temperaturach, słabego utrzymywania ładunku i wysokich kosztów produkcji porównywalnych z najlepszymi szczelnymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi i do 1/2 kosztu akumulatorów NiMH. Jednak ze względu na wzrost cen ołowiu w ostatnich latach, który spowodował znaczny wzrost cen akumulatorów ołowiowych, ceny prawie się wyrównały.

Porównując akumulatory z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi należy pamiętać, że dopuszczalne rozładowanie eksploatacyjne akumulatora kwasowo-ołowiowego jest kilkukrotnie mniejsze od teoretycznej pełnej pojemności, a akumulatora żelazowo-niklowego jest do niej bardzo zbliżone. Dlatego rzeczywista pojemność robocza akumulatora żelazowo-niklowego, przy równej teoretycznej pełnej pojemności, może być kilkukrotnie (w zależności od trybu) większa niż w przypadku akumulatora kwasowo-ołowiowego.

10) Generatory elektryczne prądu stałego i przemiennego.

Maszyny przekształcające energię mechaniczną w energię elektryczną nazywane są generatorami.
Najprostszym generatorem prądu stałego (rys. 1) jest rama z przewodnika umieszczona pomiędzy biegunami magnesu, której końce są połączone z izolowanymi półpierścieniami, zwanymi płytami kolektorowymi. Szczotki dodatnie i ujemne dociskane są do półpierścieni (kolektora), które zamykane są obwodem zewnętrznym poprzez żarówkę. Aby agregat mógł pracować należy obrócić ramkę prądową z kolektorem. Zgodnie z zasadą prawej ręki, gdy rama przewodnika z kolektorem obraca się, indukuje się w nim prąd elektryczny, zmieniając jego kierunek co pół obrotu, ponieważ linie sił magnetycznych po obu stronach ramy będą się przecinać w tym czy innym kierunku. Jednocześnie co pół obrotu zmienia się styk końców przewodu ramy i półpierścieni komutatora ze szczotkami generatora. Prąd będzie płynął do obwodu zewnętrznego w jednym kierunku, zmieniając jedynie wartość od 0 do maksimum. Zatem kolektor w generatorze służy do prostowania prądu przemiennego generowanego przez ramę. Aby prąd elektryczny był stały nie tylko pod względem kierunku, ale także wielkości (w przybliżeniu stałej wielkości), kolektor składa się z wielu (36 lub więcej) płytek, a przewodnik składa się z wielu ram lub sekcji wykonanych w postać uzwojenia twornika.

Ryż. 1. Schemat najprostszego generatora prądu stałego: 1 - półpierścień lub płyta kolektora; I - rama przewodząca; 3 - szczotka generatora

Podstawową konstrukcję najprostszego generatora prądu przemiennego pokazano na ryc. 4. W tym generatorze końce ramy przewodzącej są połączone każdy z własnym pierścieniem, a szczotki generatora są dociskane do pierścieni. Szczotki są zamykane zewnętrznym obwodem poprzez żarówkę. Kiedy rama z pierścieniami obraca się w polu magnetycznym, generator wytwarza prąd przemienny, którego wielkość i kierunek zmieniają się co pół obrotu. Ten prąd przemienny nazywa się jednofazowym. W technologii generatory trój-