Elektr toki manbaida nima sodir bo'ladi. Elektr toki, elektr tokining manbalari: ta'rifi va mohiyati. Ixtirolar tarixidan

Muqaddima.

Elektr toki nima va uning paydo bo'lishi va bizga kerak bo'lgan vaqt uchun nima zarur?

“Tok” so‘zi biror narsaning harakati yoki oqimini bildiradi. Elektr toki - zaryadlangan zarralarning tartibli (yo'naltirilgan) harakati. Supero'tkazuvchilarda elektr tokini olish uchun siz unda elektr maydonini yaratishingiz kerak. O'tkazgichda uzoq vaqt davomida elektr toki mavjud bo'lishi uchun shu vaqt davomida undagi elektr maydonini saqlab turish kerak. Supero'tkazuvchilarda elektr maydon hosil bo'ladi va uzoq vaqt davomida saqlanishi mumkin elektr tokining manbalari . Hozirgi vaqtda insoniyat tokning to'rtta asosiy manbasidan foydalanmoqda: statik, kimyoviy, mexanik va yarim o'tkazgich (quyosh batareyalari), lekin ularning har birida musbat va manfiy zaryadlangan zarralarni ajratish bo'yicha ishlar olib boriladi. Oqim manbasining qutblarida alohida zarralar to'planadi, bu terminallar yoki kliplar yordamida o'tkazgichlar ulanadigan joylarga berilgan nom. Joriy manbaning bir qutbi musbat zaryadlangan, ikkinchisi - salbiy. Agar qutblar o'tkazgich bilan bog'langan bo'lsa, u holda maydon ta'sirida o'tkazgichdagi erkin zaryadlangan zarralar harakatlanadi va elektr toki paydo bo'ladi.

Elektr toki.

Elektr tokining manbalari.

1650 yilgacha, Evropada elektr energiyasiga katta qiziqish paydo bo'lgan vaqtga qadar, katta elektr zaryadlarini osongina olishning ma'lum usuli yo'q edi. Elektr tadqiqotlariga qiziqqan olimlar soni ortib borayotganligi sababli, elektr zaryadlarini ishlab chiqarishning yanada sodda va samarali usullarini yaratishni kutish mumkin.

Otto fon Gerike birinchi elektr mashinasini ixtiro qildi. U eritilgan oltingugurtni ichi bo'sh shisha to'pga quydi, keyin oltingugurt qotib qolganda, u shisha sharning o'zi ham uning maqsadlariga xizmat qilishi mumkinligini tushunmay, oynani sindirdi. Keyin Guericke 1-rasmda ko'rsatilganidek, oltingugurtli to'pni mustahkamladi, shunda uni tutqich bilan aylantirish mumkin edi. Zaryadni olish uchun to'pni bir qo'li bilan aylantirish kerak edi, ikkinchisi bilan esa terining bir qismini unga bosish kerak edi. Ishqalanish to'pning potentsialini bir necha santimetr uzunlikdagi uchqun hosil qilish uchun etarli qiymatga ko'tardi.

Bu mashina og'riqli edi

tajribada katta yordam beradi

nom elektrni o'rganmoqda, lekin

saqlashning yanada murakkab vazifalari

elektr energiyasi bilan ta'minlash" va "zaxira"

to'lovlari hal qilindi

faqat keyingi narsalar tufayli

fizikaning taraqqiyoti. Gap shundaki, bu kuchli ayblovdir

elektrostatik yordamida jismlarda yaratilishi mumkin

Gerikning mashinalari tezda g'oyib bo'ldi. Avvaliga buning sababi zaryadlarning "bug'lanishi" deb o'ylangan. Oldini olish uchun

Zaryadlarni "bug'lash" uchun zaryadlangan jismlarni izolyatsiyalovchi materialdan yasalgan yopiq idishlarga o'rash taklif qilindi. Tabiiyki, bunday idishlar sifatida shisha butilkalar, elektrlashtirilgan material sifatida esa suv tanlangan, chunki shishalarga quyish oson edi. Shishani ochmasdan suvni zaryad qilish uchun tiqindan mix o'tkazildi. G'oya yaxshi edi, lekin o'sha paytda noma'lum sabablarga ko'ra qurilma unchalik yaxshi ishlamadi. Intensiv tajribalar natijasida, tez orada ma'lum bo'ldiki, agar shishaning ichida va tashqarisida o'tkazuvchan material, masalan, yupqa folga varaqlari bilan qoplangan bo'lsa, saqlangan zaryad va shuning uchun elektr toki urishi kuchi keskin oshishi mumkin. Bundan tashqari, agar siz shisha ichidagi metall qatlamiga yaxshi o'tkazgich yordamida mixni ulasangiz, siz umuman suvsiz qila olasiz. Ushbu yangi elektr "saqlash" 1745 yilda Gollandiyaning Leyden shahrida ixtiro qilingan va Leyden jar deb nomlangan (2-rasm).

Elektr energiyasini ishqalanish orqali elektrlashtirishdan farqli ravishda olish imkoniyatini birinchi bo'lib italiyalik olim Luidji Galvani (1737-1798) kashf etgan. U kasbi bo'yicha biolog edi, lekin elektr toki bilan tajribalar o'tkaziladigan laboratoriyada ishlagan. Galvani o'zidan oldin ko'pchilikka ma'lum bo'lgan hodisani kashf etdi; bu shundan iborat ediki, agar o'lik qurbaqaning oyoq nervi elektr mashinasining uchqunidan qo'zg'alsa, u holda butun oyog'i qisqara boshladi. Ammo bir kuni Galvani panja nerviga faqat po‘lat skalpel tegib qolganda panja harakatlana boshlaganini payqadi. Eng ajablanarlisi shundaki, elektr mashinasi va skalpel o'rtasida hech qanday aloqa yo'q edi. Ushbu ajoyib kashfiyot Galvanini elektr tokining sababini aniqlash uchun bir qator tajribalar o'tkazishga majbur qildi. Tajribalardan biri Galvani tomonidan panjadagi bir xil harakatlar chaqmoqning elektr toki tufayli sodir bo'lganligini aniqlash uchun o'tkazildi. Buning uchun Galvani temir panjaralar bilan qoplangan derazaga bir nechta qurbaqa oyog'ini jez ilgaklarga osib qo'ydi. Va u, kutganidan farqli o'laroq, ob-havo sharoitidan qat'i nazar, panjalarning qisqarishi har qanday vaqtda sodir bo'lishini aniqladi. Yaqin atrofda elektr mashinasi yoki boshqa elektr manbalarining mavjudligi keraksiz bo'lib chiqdi. Bundan tashqari, Galvani temir va guruch o'rniga har qanday ikkita o'xshash bo'lmagan metallardan foydalanish mumkinligini aniqladi va mis va ruxning kombinatsiyasi hodisani eng aniq shaklda keltirib chiqardi. Shisha, kauchuk, qatron, tosh va quruq yog'och umuman ta'sir qilmadi. Shunday qilib, oqimning kelib chiqishi hali ham sir bo'lib qoldi. Oqim qayerda paydo bo'ladi - faqat qurbaqa tanasining to'qimalarida, faqat bir xil bo'lmagan metallarda yoki metallar va to'qimalarning birikmasida? Afsuski, Galvani oqim faqat qurbaqa tanasining to'qimalarida paydo bo'ladi degan xulosaga keldi. Natijada, uning zamondoshlari uchun "hayvon elektr energiyasi" tushunchasi boshqa har qanday elektr energiyasidan ko'ra haqiqiyroq bo'lib tuyula boshladi.

Yana bir italyan olimi Alessandro Volta (1745-1827) nihoyat isbotladiki, agar qurbaqa oyoqlarini ma'lum moddalarning suvli eritmalariga joylashtirsangiz, qurbaqa to'qimalarida galvanik tok paydo bo'lmaydi. Xususan, bu bahor yoki umuman toza suvga tegishli edi; bu oqim suvga kislotalar, tuzlar yoki ishqorlar qo'shilganda paydo bo'ladi. Ko'rinishidan, eng katta oqim sulfat kislotaning suyultirilgan eritmasiga joylashtirilgan mis va sink birikmasida sodir bo'lgan. Ishqor, kislota yoki tuzning suvli eritmasiga botirilgan bir-biriga o'xshash bo'lmagan ikkita metal plastinkasining birikmasi galvanik (yoki kimyoviy) hujayra deb ataladi.

Agar galvanik elementlarda faqat ishqalanish va kimyoviy jarayonlar elektromotor kuchni olish vositasi bo'lsa, unda turli xil mashinalarni boshqarish uchun zarur bo'lgan elektr energiyasining narxi juda yuqori bo'lar edi. Ko'p sonli tajribalar natijasida turli mamlakatlar olimlari nisbatan arzon elektr energiyasini ishlab chiqaradigan mexanik elektr mashinalarini yaratishga imkon beradigan kashfiyotlar qilishdi.

19-asrning boshlarida Xans Kristian Oersted butunlay yangi elektr hodisasini kashf qildi, bu o'tkazgichdan oqim o'tganda uning atrofida magnit maydon hosil bo'lishidan iborat edi. Bir necha yil o'tgach, 1831 yilda Faraday Oersted kashfiyotiga teng bo'lgan yana bir kashfiyot qildi. Faraday, harakatlanuvchi o'tkazgich magnit maydon chiziqlarini kesib o'tganda, o'tkazgichda elektromotor kuch paydo bo'lishini aniqladi, bu esa o'tkazgich kiritilgan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Induktsiyalangan EMF harakat tezligiga, o'tkazgichlar soniga va magnit maydonning kuchiga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'zgaradi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, induktsiyalangan emf vaqt birligida o'tkazgich tomonidan kesib o'tgan kuch chiziqlari soniga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Supero'tkazuvchilar 1 sekundda 100 000 000 kuch chizig'ini kesib o'tganda, induktsiyalangan emf 1 Voltga teng bo'ladi. Magnit maydonda bitta o'tkazgich yoki simli lasanni qo'lda harakatlantirish orqali katta oqimlarni olish mumkin emas. Samaraliroq usul - simni katta g'altakga o'rash yoki g'altakni barabanga aylantirish. Keyin bobin magnitning qutblari orasida joylashgan va suv yoki bug 'kuch bilan aylanadigan milga o'rnatiladi. Bu, aslida, elektr tokining mexanik manbalariga tegishli bo'lgan va hozirgi vaqtda insoniyat tomonidan faol foydalaniladigan elektr toki generatori qanday ishlaydi.
Odamlar qadim zamonlardan beri quyosh energiyasidan foydalanganlar. Miloddan avvalgi 212 yilda. e. Konsentrlangan quyosh nurlari yordamida ular ibodatxonalar yaqinidagi muqaddas olovni yoqdilar. Afsonaga ko'ra, taxminan bir vaqtning o'zida yunon olimi Arximed o'z ona shahrini himoya qilar ekan, Rim floti kemalarining yelkanlariga o't qo'ygan.

Quyosh Yerdan 149,6 million km uzoqlikda joylashgan termoyadroviy reaktor bo'lib, Yerga asosan elektromagnit nurlanish shaklida yetib boruvchi energiya chiqaradi. Quyosh radiatsiyasi energiyasining eng katta qismi spektrning ko'rinadigan va infraqizil qismlarida to'plangan. Quyosh radiatsiyasi ekologik toza energiyaning tuganmas qayta tiklanadigan manbaidir. Ekologik muhitga zarar etkazmasdan, er yuziga tushadigan barcha quyosh energiyasining 1,5% dan foydalanish mumkin, ya'ni. Yiliga 1,62 *10 16 kilovatt soat, bu standart yoqilg'ining katta miqdoriga teng - 2 * 10 12 tonna.

Dizaynerlarning sa'y-harakatlari quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish uchun fotoelementlardan foydalanish yo'lida bormoqda. Quyosh panellari deb ham ataladigan fotokonvertorlar ketma-ket yoki parallel ulangan bir qancha fotoelementlardan iborat. Agar konvertor bulutli vaqtlarda, masalan, radio qurilmani quvvatlaydigan batareyani zaryadlashi kerak bo'lsa, u quyosh batareyasining terminallariga parallel ravishda ulanadi (3-rasm). Quyosh batareyalarida ishlatiladigan elementlar yuqori rentabellikga, qulay spektral xususiyatlarga, arzon narxga, oddiy dizaynga va kam og'irlikka ega bo'lishi kerak. Afsuski, bugungi kunda ma'lum bo'lgan fotosellarning faqat bir nechtasi ushbu talablarga qisman javob beradi. Bu, birinchi navbatda, yarimo'tkazgichli fotoelementlarning ayrim turlari. Ulardan eng oddiyi selendir. Afsuski, eng yaxshi selenli fotosellarning samaradorligi past (0,1...1%).

Quyosh batareyalarining asosini qalinligi 0,7 - 1 mm va 5 - 8 kv.sm gacha bo'lgan yumaloq yoki to'rtburchaklar plitalar shakliga ega bo'lgan silikon fotokonvertorlar tashkil etadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, taxminan 1 kvadrat metr maydonga ega kichik elementlar yaxshi natijalar beradi. qarang, taxminan 10% samaradorlikka ega. Nazariy samaradorligi 18% boʻlgan yarimoʻtkazgichli metallardan fotoelementlar ham yaratilgan. Aytgancha, fotoelektrik konvertorlarning amaliy samaradorligi (taxminan 10%) parovozning samaradorligidan (8%), o'simlik dunyosidagi quyosh energiyasining samaradorligidan (1%), shuningdek, ko'plab gidravlika va shamol qurilmalari. Fotovoltaik konvertorlar deyarli cheksiz chidamlilikka ega. Taqqoslash uchun biz turli xil elektr energiyasi manbalarining samaradorlik qiymatlarini berishimiz mumkin (foizda): kombinatsiyalangan issiqlik elektr stantsiyasi - 20-30, termoelektrik konvertor - 6 - 8, selenli fotosel - 0,1 - 1, quyosh batareyasi - 6 - 11, yonilg'i xujayrasi - 70, qo'rg'oshin batareyasi - 80 - 90.

1989 yilda Boeing (AQSh) quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish koeffitsienti 37% ga teng bo'lgan ikkita yarim o'tkazgich - galliy arsenid va galiy antimoniddan iborat ikki qatlamli fotoelementni yaratdi, bu zamonaviy issiqlik va elektr energiyasining samaradorligi bilan taqqoslanadi. atom elektr stansiyalari. Yaqinda quyosh energiyasini o'zgartirishning fotovoltaik usuli nazariy jihatdan quyosh energiyasidan 93% gacha samaradorlik bilan foydalanishga imkon berishi isbotlangan! Ammo dastlab quyosh xujayralarining samaradorligining maksimal yuqori chegarasi 26% dan ko'p emasligiga ishonishdi, ya'ni. yuqori haroratli issiqlik dvigatellarining samaradorligidan sezilarli darajada past.

Quyosh batareyalari hozirda asosan kosmosda, Yerda esa faqat 1 kVtgacha bo'lgan avtonom iste'molchilarni elektr energiyasi bilan ta'minlash, radio navigatsiya uchun elektr ta'minoti uchun ishlatiladi.

va kam quvvatli elektron uskunalar, eksperimental elektr transport vositalari va samolyotlar uchun drayvlar. Quyosh panellari takomillashgani sayin, ular avtonom elektr ta'minoti uchun turar-joy binolarida dastur topadilar, ya'ni. isitish va issiq suv ta'minoti, shuningdek, yoritish va maishiy elektr jihozlarini quvvatlantirish uchun elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun.

Elektr tokining manbalari Bajargan: Anton Rubtsov, shahar ta'lim muassasasi 105-sonli umumta'lim maktabining 8-B sinf o'quvchisi Ilmiy rahbar: fizika o'qituvchisi E. A. Maslova

Mavzuni tanlab, men elektr toki manbalarining yaratilish tarixini o'rganishni, shuningdek, taniqli olimlarning tajribalarini takrorlab, o'z qo'llarim bilan ba'zi manbalar qilishni xohladim. Muhimligi Insoniyat elektr energiyasisiz mavjud bo'lolmaydi va ehtimol kimdir tejamkor va arzonroq bo'lgan elektr tokining yangi manbalarini topishi mumkin. Ishning maqsadi elektr toki manbalarining asosiy turlarini, ularning ishlash printsipini o'rganish va manbalarni o'z qo'llaringiz bilan qilishdir. Maqsadlar: 1. Elektr toki manbalarining asosiy turlarini ko'rib chiqing. 2. Tok manbalarining ishlash prinsipini o’rganing. 3. Ba'zi manbalarni o'z qo'llaringiz bilan qiling.

Asosiy qism Oqim manbai - bu energiyaning bir turi elektr energiyasiga aylanadigan qurilma. Har qanday oqim manbasida manba qutblarida to'plangan musbat va manfiy zaryadlangan zarralarni ajratish uchun ish olib boriladi. Elektr toki - zaryadlangan zarralarning (elektron, ion va boshqalar) yo'naltirilgan (tartibli) harakatidir.Tokning yo'nalishi sifatida musbat zaryadlangan zarrachalarning harakat yo'nalishi qabul qilinadi. Agar oqim manfiy zaryadlangan zarralar (masalan, elektronlar) tomonidan yaratilgan bo'lsa, u holda oqim yo'nalishi zarrachalarning harakat yo'nalishiga qarama-qarshi hisoblanadi.

Birinchi joriy manbalarning yaratilish tarixi

Amberning xususiyatlari Miletlik Fales birinchi bo'lib elektr zaryadiga e'tibor qaratdi. U jun bilan ishqalangan kehribar kichik narsalarni o'ziga jalb qilish xususiyatiga ega ekanligini aniqladi. Sayyoramizda 38-120 million yil oldin o'sgan qadimgi daraxtlarning toshga aylangan qatroni.

Elektr mashinasi Otto fon Gerik Otto fon Gerike birinchi elektr mashinasini ixtiro qildi. U erigan oltingugurtni ichi bo'sh shisha sharning ichiga quydi, keyin oltingugurt qotib qolganda, u oynani sindirdi. Keyin Guericke oltingugurtli to'pni mustahkamladi, shunda uni tutqich bilan aylantirish mumkin edi. Zaryadni olish uchun to'pni bir qo'li bilan aylantirish kerak edi, ikkinchisi bilan esa terining bir qismini unga bosish kerak edi. Ishqalanish to'pning kuchlanishini bir necha santimetr uzunlikdagi uchqun hosil qilish uchun etarli bo'lgan qiymatga ko'tardi.

Leyden jar Leyden jar - har ikki tomoni folga bilan o'ralgan shisha butilka. Idishning ichida metall tayoq bor. Plitalar orqali elektr mashinasiga ulangan kavanoz elektr energiyasini sezilarli darajada to'plashi mumkin edi. Agar uning plitalari qalin sim bilan bog'langan bo'lsa, u holda qisqa tutashuv nuqtasida kuchli uchqun sakrab chiqadi va to'plangan elektr zaryadi bir zumda yo'qoladi. Bu qisqa muddatli elektr tokini olish imkonini berdi. Keyin kavanozni yana zaryad qilish kerak edi. Endi biz bunday qurilmalarni elektr kondansatkichlari deb ataymiz.

Galvanining elementi Luidji Galvani (1737-1798) elektr toki haqidagi ta'limotning asoschilaridan biri bo'lib, uning "hayvon" elektr toki bilan o'tkazgan tajribalari yangi ilmiy yo'nalish - elektrofiziologiyaga asos soldi. Qurbaqalar bilan o'tkazilgan tajribalar natijasida Galvani tirik organizmlar ichida elektr mavjudligini taklif qildi. Galvanik hujayra, batareya uning nomi bilan atalgan.

Voltaik ustun Alesandro Volta (1745 - 1827) - italyan fizigi, kimyogari va fiziologi, to'g'ridan-to'g'ri elektr toki manbai ixtirochisi. Uning birinchi oqim manbai "voltaik ustun" dir. Volta navbatma-navbat bir necha o'nlab mayda rux va kumush doiralarni bir-birining ustiga qo'yib, ularning orasiga sho'r suv bilan namlangan qog'ozni qo'ydi.

Elektr toki manbalarining asosiy turlari Mexanik issiqlik nuri Kimyoviy issiqlik elementi Fotoselli Elektrofor mashinasi Galvanik element

Hayvonlarning oqim manbalari

Tirik organizmlar ichidagi elektr energiyasi Ko'p o'simliklar shikastlangan oqimlarni boshdan kechiradi. Barglar va poyalarning bo'limlari har doim normal to'qimalarga nisbatan manfiy zaryadlangan.

Elektr tokini ishlab chiqaradigan hayvonlar Elektr stingray (220 V gacha) Amerika mushuklari (360 V gacha) Ilon baliqlari (1200 V gacha)

Elektr tokini ishlab chiqaradigan meva va sabzavotlar. Meva va sabzavotlarni dastlab o'z ichiga olgan va oksidlanish jarayonida ishqoriy yoki kislotali muvozanatga ega bo'lganlarga bo'lish mumkin. Birinchisiga tsitrus mevalari (limon) va kartoshka kiradi. Va ikkinchisi uchun, masalan, tuzlangan bodring va tuzlangan pomidor.

Atmosfera elektr energiyasi Havo harakatlanayotganda turli havo oqimlari aloqa natijasida elektrlashtiriladi. Bulutning bir qismi (yuqori) musbat elektrlashtirilgan, ikkinchisi (pastki) esa manfiy elektrlashtirilgan. Bulutning zaryadi kattalashganda, uning ikkita elektrlashtirilgan qismi o'rtasida kuchli elektr uchqun - chaqmoq sakrab o'tadi.

Amaliy qism

Uy qurilishi batareyalari Uy qurilishi batareyalarini tayyorlash uchun bizga asboblar va materiallar kerak bo'ladi: Mis plastinka Rux plastinka Limon, bodring, soda, suv, tangalar Voltmetr Ulanish simlari

Limondan tayyorlangan galvanik hujayra kuchlanish bilan elektr tokini ishlab chiqaradi

Birinchi tuzlangan bodringdan galvanik hujayra kuchlanish bilan elektr tokini ishlab chiqaradi

Ikkinchi va uchinchi bodringlardan galvanik hujayra

Ikki tuzlangan bodring batareyasi kuchlanish bilan elektr tokini hosil qiladi

Uchta tuzlangan bodring batareyasi kuchlanish bilan elektr tokini hosil qiladi

Uchta tuzlangan bodring zanjiriga ulangan lampochka.Zanjir yig'ildi.Lampochka yonadi.

Soda batareyasi kuchlanish bilan elektr tokini ishlab chiqaradi

Ikki va uch hujayrali soda batareyasi

Uchta soda elementidan iborat sxemaga ulangan lampochka.Sxema yig'ildi.Lampochka yonadi.

Tuzli batareya kuchlanish bilan elektr tokini ishlab chiqaradi

Xulosa Ushbu ishning maqsadiga erishish uchun men quyidagi muammolarni hal qildim: Elektr toki manbalarining asosiy turlarini ko'rib chiqdim. 1. Mexanik tok manbalari 2. Issiqlik tok manbalari 3. Yorug lik tok manbalari 4. Kimyoviy tok manbalari Tok manbalarining ishlash prinsipi o rganildi. Men o'z qo'llarim bilan ba'zi manbalar qildim. 1. Limondan yasalgan galvanik hujayra. 2. Tuzlangan bodringdan tayyorlangan galvanik hujayra. 3. Soda batareyasi. 4. Tuzlangan batareya.

Bibliografiya Abramov S.S.. Kiril va Mifodiyning buyuk entsiklopediyasi. 2009 Vikipediya - bepul ensiklopediya. www. ru. vikipediya. org. Julian Holland. Eruditning katta tasvirlangan ensiklopediyasi. "Qaldirg'och quyruq" 2001 yil; Kartsev V.P. Buyuk tenglamalarning sarguzashtlari. M.: Ta'lim, 2007 yil

Fizika kursidan hamma biladiki, elektr toki zaryadni olib yuruvchi zarrachalarning yo'naltirilgan, tartibli harakatini bildiradi. Uni olish uchun o'tkazgichda elektr maydoni hosil bo'ladi. Xuddi shu narsa elektr tokining uzoq vaqt davomida mavjud bo'lishi uchun zarurdir.

Elektr tokining manbalari quyidagilar bo'lishi mumkin:

• statik;
• kimyoviy;
• mexanik;
• yarimo'tkazgich.

Ularning har birida ish har xil zaryadlangan zarralar ajratilgan joyda amalga oshiriladi, ya'ni oqim manbaining elektr maydoni hosil bo'ladi. Ajralib, ular qutblarda, o'tkazgichlar ulangan joylarda to'planadi. Qutblar o'tkazgich orqali ulanganda, zaryadlangan zarralar harakatlana boshlaydi va elektr toki hosil bo'ladi.

Elektr tokining manbalari: elektr mashinasining ixtirosi

XVII asrning o'rtalariga qadar elektr tokini ishlab chiqarish juda ko'p kuch talab qildi. Shu bilan birga, bu masala bilan shug'ullanadigan olimlar soni ko'paydi. Shunday qilib, Otto fon Gerike dunyodagi birinchi elektr mashinasini ixtiro qildi. Oltingugurt bilan o'tkazilgan tajribalardan birida, ichi bo'sh shisha shar ichida erigan u qotib qoldi va oynani sindirdi. Gerike to'pni aylantira oladigan tarzda kuchaytirdi. Uni aylantirib, bir bo'lak terini bosib, u uchqun oldi. qisqa muddatli elektr energiyasini olishni ancha osonlashtirdi. Ammo murakkabroq muammolar faqat fanning yanada rivojlanishi bilan hal qilindi.

Muammo shundaki, Gerikning ayblovlari tezda yo'q bo'lib ketdi. Zaryadning davomiyligini oshirish uchun jasadlar yopiq idishlarga (shisha butilkalar) joylashtirildi va elektrlashtirilgan material tirnoqli suv edi. Tajriba shishaning har ikki tomonida o'tkazuvchan material (masalan, folga varaqlari) bilan qoplanganida optimallashtirildi. Natijada ular suvsiz ham qila olishlarini tushunishdi.

Qurbaqa oyoqlari tok manbai sifatida

Elektr energiyasini ishlab chiqarishning yana bir usuli birinchi marta Luidji Galvani tomonidan kashf etilgan. Biolog sifatida u laboratoriyada ishlagan, u erda ular elektr bilan tajriba o'tkazgan. U o‘lik qurbaqaning oyog‘i mashinadan uchqun chiqqanda qanday qisqarishini ko‘rdi. Ammo bir kuni xuddi shunday ta'sir tasodifan olim po'lat skalpel bilan tegizganda erishildi.

U elektr tokining kelib chiqish sabablarini izlay boshladi. Elektr tokining manbalari, uning yakuniy xulosasiga ko'ra, qurbaqa to'qimalarida joylashgan.

Yana bir italiyalik Alessandro Volto oqim avlodining "qurbaqa" tabiatining nomuvofiqligini isbotladi. Sulfat kislota eritmasiga mis va rux qo'shilganda eng yuqori tok paydo bo'lishi kuzatildi. Bu birikma galvanik yoki kimyoviy element deb ataladi.

Ammo EMFni olish uchun bunday vositadan foydalanish juda qimmatga tushadi. Shuning uchun olimlar elektr energiyasini ishlab chiqarishning boshqa mexanik usuli ustida ishladilar.

Oddiy generator qanday ishlaydi?

XIX asr boshlarida G.H. Oersted o'tkazgichdan tok o'tganda magnit maydon paydo bo'lishini aniqladi. Va bir oz vaqt o'tgach, Faraday ushbu maydonning kuch chiziqlari kesishganda, o'tkazgichga emf paydo bo'lishini aniqladi, bu esa oqimni keltirib chiqaradi. EMF harakat tezligiga va o'tkazgichlarning o'ziga, shuningdek, maydon kuchiga qarab o'zgaradi. Bir soniyada yuz million kuch chizig'ini kesib o'tganda, induktsiyalangan EMF bir voltga teng bo'ldi. Magnit maydonda qo'lda o'tkazish katta elektr tokini ishlab chiqarishga qodir emasligi aniq. Ushbu turdagi elektr tokining manbalari simni katta bobinga o'rash yoki uni baraban shaklida ishlab chiqarishda o'zlarini ancha samaraliroq ko'rsatdi. Bobin magnit va aylanadigan suv yoki bug 'orasini milga o'rnatildi. Bunday mexanik oqim manbai an'anaviy generatorlarga xosdir.

Buyuk Tesla

Yorqin serb olimi Nikola Tesla o'z hayotini elektr energiyasiga bag'ishlagan holda, biz hozir ham foydalanayotgan ko'plab kashfiyotlar qildi. Ko'p fazali elektr motorlar, ko'p fazali o'zgaruvchan tok orqali energiya uzatish - bu buyuk olimning ixtirolarining to'liq ro'yxati emas.

Ko‘pchilik Sibirdagi Tunguska meteoriti deb ataladigan hodisaga aslida Tesla sababchi bo‘lganiga ishonchi komil. Lekin, ehtimol, eng sirli ixtirolardan biri o'n besh million voltgacha bo'lgan kuchlanishni qabul qila oladigan transformatordir. G'ayrioddiy narsa uning tuzilishi ham, hisob-kitoblari ham ma'lum qonunlarga ziddir. Ammo o'sha kunlarda ular vakuum texnologiyasini ishlab chiqishni boshladilar, unda hech qanday noaniqliklar yo'q edi. Shu sababli, olimning ixtirosi bir muncha vaqt unutildi.

Ammo bugungi kunda nazariy fizikaning paydo bo‘lishi bilan uning ijodiga yana qiziqish kuchaydi. Eter gaz mexanikasining barcha qonunlariga bo'ysunadigan gaz sifatida tan olingan. U erdan buyuk Tesla o'z kuchini tortdi. Shuni ta'kidlash kerakki, eterik nazariya o'tmishda ko'plab olimlar orasida juda keng tarqalgan. Faqat SRT paydo bo'lishi bilan - Eynshteynning efir mavjudligini rad etgan maxsus nisbiylik nazariyasi - u unutildi, garchi keyinchalik shakllantirilgan umumiy nazariya unga qarshi chiqmadi.

Ammo hozircha elektr toki va bugungi kunda hamma joyda mavjud bo'lgan qurilmalar haqida batafsilroq to'xtalib o'tamiz.

Texnik qurilmalarni ishlab chiqish - joriy manbalar

Bunday qurilmalar har xil turdagi energiyani elektr energiyasiga aylantirish uchun ishlatiladi. Elektr energiyasini ishlab chiqarishning fizik-kimyoviy usullari uzoq vaqt oldin kashf etilganiga qaramay, ular faqat XX asrning ikkinchi yarmida, radioelektronika jadal rivojlana boshlaganda keng tarqaldi. Dastlabki beshta galvanik juftlik yana 25 tur bilan to'ldirildi. Va nazariy jihatdan, bir necha ming galvanik juft bo'lishi mumkin, chunki erkin energiya har qanday oksidlovchi va qaytaruvchi vositada amalga oshirilishi mumkin.

Jismoniy oqim manbalari

Jismoniy oqim manbalari biroz keyinroq rivojlana boshladi. Zamonaviy texnologiya tobora kuchayib borayotgan talablarni qo'ydi va sanoat termal va termion generatorlari ortib borayotgan vazifalarni muvaffaqiyatli bajardi. Jismoniy oqim manbalari - bu issiqlik, elektromagnit, mexanik va radiatsiya va yadroviy parchalanish energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan qurilmalar. Yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda ular elektr mashinasi va MHD generatorlarini, shuningdek, quyosh nurlanishini va atom parchalanishini aylantirish uchun ishlatiladiganlarni ham o'z ichiga oladi.

Supero'tkazuvchilardagi elektr toki yo'qolmasligini ta'minlash uchun o'tkazgichning uchlarida potentsial farqni saqlab turish uchun tashqi manba kerak. Shu maqsadda yaratish va saqlash uchun ba'zi potentsial farqlarga ega bo'lgan energiya manbalari mavjud. Elektr toki manbaining emfsi yopiq zanjir bo'ylab musbat zaryadni uzatish orqali bajarilgan ish bilan o'lchanadi.

Oqim manbai ichidagi qarshilik uni miqdoriy jihatdan tavsiflaydi, manbadan o'tganda yo'qolgan energiya miqdorini aniqlaydi.

Quvvat va samaradorlik tashqi elektr pallasida kuchlanishning emfga nisbatiga teng.

Kimyoviy oqim manbalari

EMF elektr pallasida kimyoviy oqim manbai kimyoviy reaktsiyalar energiyasi elektr energiyasiga aylanadigan qurilmadir.

U ikkita elektrodga asoslangan: elektrolitlar bilan aloqada bo'lgan salbiy zaryadlangan qaytaruvchi va musbat zaryadlangan oksidlovchi. Elektrodlar o'rtasida potentsial farq, EMF paydo bo'ladi.

Zamonaviy qurilmalar ko'pincha qo'llaniladi:

• kamaytiruvchi vosita sifatida - qo'rg'oshin, kadmiy, sink va boshqalar;
• oksidlovchi - nikel gidroksidi, qo'rg'oshin oksidi, marganets va boshqalar;
• elektrolitlar - kislotalar, ishqorlar yoki tuzlarning eritmalari.

Sink va marganetsdan tayyorlangan quruq elementlar keng qo'llaniladi. Sink idishi (salbiy elektrodga ega) olinadi. Ichkarida marganets dioksidi va uglerod yoki grafit kukuni aralashmasi bilan musbat elektrod joylashtiriladi, bu esa qarshilikni kamaytiradi. Elektrolit ammiak, kraxmal va boshqa komponentlardan iborat pastadir.

Qo'rg'oshin kislotali akkumulyator ko'pincha elektr pallasida ikkilamchi kimyoviy oqim manbai bo'lib, u yuqori quvvatga, barqaror ishlashga va arzon narxga ega. Ushbu turdagi batareyalar turli sohalarda qo'llaniladi. Ular odatda monopoliyaga ega bo'lgan avtomobillarda ayniqsa qimmatli bo'lgan boshlang'ich batareyalar uchun afzallik beriladi.

Yana bir keng tarqalgan batareya temir (anod), nikel oksidi gidrat (katod) va elektrolitdan iborat - kaliy yoki natriyning suvli eritmasi. Faol material nikel bilan qoplangan po'lat quvurlarga joylashtiriladi.

Ushbu turdan foydalanish 1914 yilda Edison zavodidagi yong'indan keyin kamaydi. Biroq, birinchi va ikkinchi turdagi akkumulyatorlarning xususiyatlarini solishtiradigan bo'lsak, temir-nikel batareyalarining ishlashi qo'rg'oshin-kislotali batareyalarga qaraganda bir necha baravar uzoqroq bo'lishi mumkinligi ma'lum bo'ladi.

DC va AC generatorlari

Generatorlar mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantirishga qaratilgan qurilmalardir.

Eng oddiy to'g'ridan-to'g'ri oqim generatorini magnit qutblar orasiga joylashtirilgan o'tkazgichning ramkasi sifatida tasavvur qilish mumkin va uchlari izolyatsiyalangan yarim halqalarga (kollektor) ulanadi. Qurilmaning ishlashi uchun kollektor bilan ramkaning aylanishini ta'minlash kerak. Keyin unda magnit kuch chiziqlari ta'sirida yo'nalishini o'zgartiradigan elektr toki paydo bo'ladi. U tashqi kontaktlarning zanglashiga bir yo'nalishda kiradi. Ma'lum bo'lishicha, kollektor ramka tomonidan ishlab chiqarilgan o'zgaruvchan tokni to'g'rilaydi. Doimiy oqimga erishish uchun kollektor o'ttiz olti yoki undan ko'p plitalardan iborat bo'lib, o'tkazgich armatura o'rash shaklidagi ko'plab ramkalardan iborat.

Keling, elektr pallasida tok manbaining maqsadi nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Keling, yana qanday joriy manbalar mavjudligini bilib olaylik.

oqim, oqim kuchi, oqim manbai

Elektr zanjiri boshqa ob'ektlar bilan birgalikda oqim uchun yo'l yaratadigan oqim manbaidan iborat. Va EMF, oqim va kuchlanish tushunchalari bu jarayonda sodir bo'lgan elektromagnit jarayonlarni ochib beradi.

Eng oddiy elektr davri oqim manbai (batareya, galvanik element, generator va boshqalar), elektr motorlarining energiya iste'molchilari va boshqalar), shuningdek kuchlanish manbai va iste'molchining terminallarini bog'laydigan simlardan iborat.

Elektr zanjiri ichki (elektr manbai) va tashqi (simlar, kalitlar va o'chirgichlar, o'lchash asboblari) qismlarga ega.

U faqat yopiq kontaktlarning zanglashiga olib kelishi ta'minlangan taqdirda ishlaydi va ijobiy qiymatga ega bo'ladi. Har qanday tanaffus oqimning to'xtab qolishiga olib keladi.

Elektr zanjiri galvanik elementlar, elektr batareyalar, elektromexanik va fotoelementlar va boshqalar ko'rinishidagi oqim manbaidan iborat.

Energiyani mexanik energiyaga aylantiruvchi elektr motorlar, yoritish va isitish moslamalari, elektroliz qurilmalari va boshqalar elektr qabul qiluvchi sifatida ishlaydi.

Yordamchi jihozlarga yoqish va o'chirish uchun ishlatiladigan asboblar, o'lchash asboblari va himoya mexanizmlari kiradi.

Barcha komponentlar quyidagilarga bo'linadi:

• faol (bu erda elektr davri EMF oqim manbai, elektr motorlar, batareyalar va boshqalardan iborat);
• passiv (bu elektr qabul qiluvchilar va ulash simlarini o'z ichiga oladi).

Sxema ham bo'lishi mumkin:

• chiziqli, bu erda elementning qarshiligi har doim to'g'ri chiziq bilan tavsiflanadi;
• chiziqli bo'lmagan, bu erda qarshilik kuchlanish yoki oqimga bog'liq.

Bu erda oqim manbai, kalit, elektr chiroq va reostat zanjirga kiritilgan eng oddiy diagramma.

Bunday texnik qurilmalarning keng qo'llanilishiga qaramasdan, ayniqsa yaqinda, odamlar muqobil energiya manbalarini o'rnatish haqida tobora ko'proq savollar berishmoqda.

Elektr energiya manbalarining xilma-xilligi

Elektr tokining yana qanday manbalari mavjud? Bu shunchaki quyosh, shamol, quruqlik va suv toshqini emas. Ular allaqachon elektr energiyasining rasmiy muqobil manbalari deb ataladigan narsaga aylangan.

Aytish kerakki, muqobil manbalar juda ko'p. Ular keng tarqalgan emas, chunki ular hali amaliy va qulay emas. Ammo, kim biladi, balki kelajak faqat ularniki bo'lar.

Shunday qilib, sho'r suvdan elektr energiyasini olish mumkin. Norvegiyada ushbu texnologiyadan foydalanadigan elektr stantsiyasi allaqachon yaratilgan.

Elektr stantsiyalari qattiq oksid elektrolitlari bo'lgan yonilg'i xujayralarida ham ishlashi mumkin.

Pyezoelektrik generatorlar kinetik energiya tufayli energiya oladigan ma'lum (yurish yo'llari, tezlikni pasaytirish, turniketlar va hatto raqs maydonchalari bu texnologiyada allaqachon mavjud).

Inson tanasining o'zida energiyani elektr energiyasiga aylantirishga qaratilgan nanogeneratorlar ham mavjud.

Uylarni isitish uchun ishlatiladigan suv o'tlari, elektr energiyasi ishlab chiqaradigan futbol qilichlari, gadjetlarni zaryad qila oladigan velosipedlar va hatto tok manbai sifatida ishlatiladigan mayda tug'ralgan qog'ozlar haqida nima deya olasiz?

Albatta, vulqon energiyasini rivojlantirishda ulkan istiqbollar yotadi.

Bularning barchasi olimlar ustida ish olib borayotgan bugungi kun haqiqatidir. Ulardan ba'zilari juda tez orada butunlay oddiy hodisaga aylanishi mumkin, masalan, bugungi kunda uylarda elektr energiyasi.

Yoki, ehtimol, kimdir olim Nikola Teslaning sirlarini ochib beradi va insoniyat efirdan elektr energiyasini osongina olishi mumkin?

Ushbu maqolada elektr tokini ishlab chiqarish usullari, ularning turlari, afzalliklari va kamchiliklari tasvirlanadi. Umuman olganda, oqim manbalarini mexanik, kimyoviy va boshqa fizik transformatsiyalardan foydalanadiganlarga bo'lish mumkin.

Kimyoviy oqim manbalari

Kimyoviy oqim manbalari oksidlovchi va reduktorning kimyoviy reaktsiyalarini emfga aylantiradi. Birinchi kimyoviy oqim manbai 1800 yilda Alessandro Volta tomonidan ixtiro qilingan. Keyinchalik uning ixtirosi "Volta elementi" deb nomlandi. Vertikal batareyaga ulangan voltaik elementlar voltaik ustunni tashkil qiladi.

1859 yilda frantsuz fizigi Gston Plante qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorni ixtiro qildi. U sulfat kislotaga joylashtirilgan qo'rg'oshin plitalaridan iborat edi. Ushbu turdagi akkumulyator hali ham, masalan, avtomobillarda keng qo'llaniladi.

1965 yilda frantsuz kimyogari J. Leclanche ammoniy xlorid eritmasi bo'lgan sink stakanidan iborat elementni taklif qildi, uning ichiga uglerod o'tkazgichli marganets oksidi aglomerati joylashtirilgan. Ushbu element zamonaviy tuz batareyalarining avlodi bo'ldi.

Barcha kimyoviy elementlar 2 ta elektrodga asoslangan. Ulardan biri oksidlovchi, ikkinchisi esa qaytaruvchi vosita bo'lib, ikkalasi ham elektrolitlar bilan aloqa qiladi. Elektrodlar o'rtasida EMF paydo bo'ladi. Anodda qaytaruvchi oksidlanadi, elektronlar tashqi kontur orqali katodga o'tadi va oksidlovchining qaytarilish reaktsiyasida ishtirok etadi. Shunday qilib, elektronlar oqimi tashqi kontur orqali salbiy qutbdan musbatga o'tadi. Qo'rg'oshin qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi. kadmiy, sink va boshqa metallar. Oksidlovchi moddalar - qo'rg'oshin oksidi, marganets oksidi, nikel gidroksidi va boshqalar. Elektrolit sifatida ishqorlar, kislotalar va tuzlarning eritmalari ishlatiladi.

Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar tashqaridan ta'minlangan yoqilg'i xujayralari ham mavjud. Misol tariqasida elektrolizator bilan bir xil printsip asosida ishlaydigan vodorod-kislorodli yonilg'i xujayrasi bo'lishi mumkin, faqat teskari yo'nalishda - vodorod va kislorod plitalarga etkazib beriladi va ularning suvga birikmasi reaktsiyasi natijasida elektr energiyasi hosil bo'ladi.

Mexanik oqim manbalari

Mexanik oqim manbalariga mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiruvchi barcha manbalar kiradi. Odatda, to'g'ridan-to'g'ri transformatsiyalar ishlatilmaydi, lekin boshqa energiya orqali, odatda magnit. Misol uchun, magnit maydon generatorlarda aylanadi - magnitlar tomonidan yaratilgan yoki boshqa yo'l bilan hayajonlangan, o'rashlarda harakat qilib, EMF hosil qiladi.

E.H. Lenz 1833 yilda doimiy magnitli elektr motorlar, agar rotor aylantirilsa, elektr energiyasi ishlab chiqarishi mumkinligini aniqladi. Jacobi elektr motorini sinovdan o'tkazish bo'yicha komissiya tarkibida u elektr motorining teskariligini eksperimental ravishda isbotladi. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, generator tomonidan ishlab chiqarilgan energiya o'z elektromagnitlarini quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.

Birinchi generator 1832 yilda Parijlik ixtirochilar aka-uka Pixin tomonidan qurilgan. Jeneratör doimiy magnitdan foydalangan, uning aylanishi yaqin o'rashlarda EMF hosil qilgan. 1843 yilda Emil Stehrer 3 magnit va 6 lasandan iborat generator ham qurdi. Barcha dastlabki generatorlar doimiy magnitlardan foydalanganlar. Keyinchalik (1851-1867) elektromagnitlardan foydalanilgan, ular o'rnatilgan doimiy magnit generator bilan quvvatlanadi. Bunday mashina 1863 yilda Genri Uayld tomonidan yaratilgan.

Pyezokeramika yordamida foydalanilmagan, ammo hali ham mavjud bo'lgan usul ham mexanik deb tasniflanishi mumkin. Piezo emitent ham qaytariluvchan va mexanik ta'sir ostida energiya ishlab chiqarishi mumkin.

Boshqa quvvat manbalari

Bugungi kunda eng ko'p ishlatiladigan mexanik bo'lmagan quvvat manbai quyosh batareyasi hisoblanadi. Quyosh batareyasi yorug'likni to'g'ridan-to'g'ri foton energiyasi bilan pn birikmasidagi elektronlarni urib, elektr energiyasiga aylantiradi. Eng ko'p ishlatiladigan quyosh xujayralari silikon asosidagi. Ular np birikmalarini yaratish uchun bir xil yarimo'tkazgichni turli xil aralashmalar bilan doping qilish orqali ishlab chiqariladi.

Bundan tashqari, dala sharoitida Peltier elementlari ko'pincha ishlatiladi. Peltier elementi elektr toki oqganda harorat farqini hosil qiladi. Qarama-qarshi effekt, Seebek effekti, harorat farqi elementga qo'llanilganda elektr tokini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Turli o'tkazgichlardan foydalanish tufayli har birining harorati har xil bo'lib, bu elektronlarning issiqroq o'tkazgichdan kamroq qizdirilganga o'tishiga olib keladi.

Hozirgi manbalar, har xil turdagi energiyani elektrga aylantiruvchi qurilmalar. O'zgartirilgan energiya turiga ko'ra energiya manbalarini kimyoviy va fizikaga bo'lish mumkin. Birinchi kimyoviy batareyalar (galvanik xujayralar va batareyalar) haqidagi ma'lumotlar 19-asrga to'g'ri keladi. (masalan, Volta batareyasi, Leclanche xujayrasi). Biroq, 40-yillarga qadar. 20-asr Dunyoda galvanik juftlarning 5 dan ortiq turi ishlab chiqilmagan va dizaynlarda joriy etilgan. 40-yillarning o'rtalaridan boshlab. Radioelektronikaning rivojlanishi va avtonom elektr generatorlarining keng qo'llanilishi natijasida yana 25 ga yaqin turdagi galvanik juftlar yaratildi. Nazariy jihatdan, deyarli har qanday oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarning kimyoviy reaktsiyalarining erkin energiyasi elektr energiyasida amalga oshirilishi mumkin va shuning uchun bir necha ming galvanik juftlikni amalga oshirish mumkin. Ko'pgina jismoniy elektron texnologiyalarning ishlash tamoyillari 19-asrda allaqachon ma'lum bo'lgan. Keyinchalik jadal rivojlanish va takomillashtirish tufayli turbogeneratorlar va gidrogeneratorlar elektr energiyasining asosiy sanoat manbalariga aylandi. Boshqa tamoyillarga asoslangan fizik texnologiyalar sanoat rivojlanishini faqat 50-60-yillarda oldi. 20-asr, bu zamonaviy texnologiyalarning ortib borayotgan va o'ziga xos talablari bilan bog'liq. 60-yillarda Texnik jihatdan rivojlangan mamlakatlarda termogeneratorlar, termion generatorlar (SSSR, Germaniya, AQSh), yadro batareyalarining sanoat namunalari mavjud edi.

Kimyoviy oqim manbalari Kimyoviy reagentlarning oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari energiyasidan foydalangan holda elektr tokini hosil qiluvchi qurilmalarni chaqirish odatiy holdir. Operatsion sxemasiga va elektr tarmog'iga energiya etkazib berish qobiliyatiga muvofiq, kimyoviy generatorlar birlamchi, ikkilamchi va zaxira, shuningdek elektrokimyoviy generatorlarga bo'linadi.

Jismoniy oqim manbalari issiqlik, mexanik, elektromagnit energiyani, shuningdek, radiatsiya va yadroviy parchalanish energiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi qurilmalardir. Eng ko'p ishlatiladigan tasnifga ko'ra, fizik generatorlarga quyidagilar kiradi: elektr mashinalari generatorlari, termoelektr generatorlari, termion konvertorlar, MHD generatorlari, shuningdek quyosh nurlanishi va atom parchalanishi energiyasini aylantiruvchi generatorlar.

Supero'tkazuvchilarda elektr tokini ushlab turish uchun har doim bu o'tkazgichning uchlarida potentsial farqni saqlab turadigan tashqi energiya manbai kerak.
Bunday energiya manbalari uzoq vaqt davomida o'tkazgichning uchlarida potentsial farqni yaratadigan va saqlaydigan ma'lum bir elektromotor kuchga ega bo'lgan elektr tokining manbalari deb ataladi.

Raqamli ma'noda, elektromotor kuch bitta musbat zaryadni yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tishda elektr energiyasi manbai tomonidan bajarilgan ish bilan o'lchanadi.

Agar A ishni bajaruvchi energiya manbai q zaryadining yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tishini ta'minlasa, uning elektr harakatlantiruvchi kuchi (E) ga teng bo'ladi.

Oqim manbaining ichki qarshiligi- elektr toki manbaidan o'tganda energiya yo'qotishlar miqdorini aniqlaydigan oqim manbaining miqdoriy tavsifi.
Ichki qarshilik qarshilik o'lchamiga ega va Ohm bilan o'lchanadi.
Elektr toki manbadan o'tganda, yuk qarshiligidan o'tganda bo'lgani kabi, energiya tarqalishining bir xil jarayonlari sodir bo'ladi. Ushbu jarayonlar tufayli oqim manbaining terminallaridagi kuchlanish elektromotor kuchga teng emas, balki oqimning kattaligiga va natijada yukga bog'liq. Kichik oqim qiymatlarida bu bog'liqlik chiziqli va shaklda ifodalanishi mumkin

8) Quvvat va samaradorlik manba tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanishning emf kattaligiga nisbatiga teng. Elektr quvvati- elektr energiyasini uzatish yoki aylantirish tezligini tavsiflovchi jismoniy miqdor. Aniq quvvat tashqi qarshilikka qarab murakkabroq tarzda o'zgaradi. Haqiqatan ham, tashqi qarshilikning haddan tashqari qiymatlarida Puseful = 0: R = 0 va R®¥ da. Shunday qilib, maksimal foydali quvvat tashqi qarshilikning oraliq qiymatlarida paydo bo'lishi kerak.

9) Kimyoviy oqim manbai (qisqartirilgan. XIT) - EMF manbai bo'lib, unda sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalar energiyasi to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylanadi.

Ishlash printsipi: Kimyoviy oqim manbalari elektrolitlar bilan aloqada bo'lgan ikkita elektrodga (qaytaruvchi vositani o'z ichiga olgan manfiy zaryadlangan anod va oksidlovchi moddani o'z ichiga olgan musbat zaryadlangan katod) asoslangan. Elektrodlar o'rtasida potentsial farq o'rnatiladi - oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining erkin energiyasiga mos keladigan elektromotor kuch. Kimyoviy oqim manbalarining ta'siri yopiq tashqi konturda fazoviy ajratilgan jarayonlarning paydo bo'lishiga asoslanadi: manfiy anodda qaytaruvchi oksidlanadi, hosil bo'lgan erkin elektronlar tashqi kontur orqali musbat katodga o'tib, zaryadsizlanish oqimini hosil qiladi. , bu erda ular oksidlovchi moddaning qaytarilish reaktsiyasida ishtirok etadilar. Shunday qilib, tashqi kontur orqali manfiy zaryadlangan elektronlar oqimi anoddan katodga, ya'ni manfiy elektroddan (kimyoviy oqim manbaining manfiy qutbi) musbatga o'tadi. Bu elektr tokining musbat qutbdan salbiy tomonga yo'nalishi bo'yicha oqimiga mos keladi, chunki oqim yo'nalishi o'tkazgichdagi musbat zaryadlarning harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Zamonaviy kimyoviy oqim manbalari:

· qaytaruvchi vosita sifatida (anod materiali) - qo'rg'oshin Pb, kadmiy Cd, sink Zn va boshqa metallar;

· oksidlovchi vosita sifatida (katod materiali) - qo'rg'oshin (IV) oksidi PbO 2, nikel gidroksidi NiOOH, marganets (IV) oksidi MnO 2 va boshqalar;

· elektrolit sifatida - ishqorlar, kislotalar yoki tuzlarning eritmalari.

2) marganets dioksidining depolarizatori bo'lgan marganets-rux (MC) quruq elementlar keng tarqalgan.
Kubok tipidagi quruq hujayra (3-rasm) manfiy elektrod bo'lgan to'rtburchaklar yoki silindrsimon sinkli idishga ega. Uning ichiga uglerod shaklida musbat elektrod joylashtirilgan.
ko'mir yoki grafit kukuni bilan marganets dioksidi aralashmasi bilan to'ldirilgan sumkada joylashgan tayoq yoki plitalar. Qarshilikni kamaytirish uchun uglerod yoki grafit qo'shiladi. Uglerod tayoqchasi va depolarizatsiya qiluvchi massaga ega bo'lgan sumka aglomerat deb ataladi. Elektrolit sifatida ammiak (NH4Cl), kraxmal va boshqa ba'zi moddalardan tashkil topgan pasta ishlatiladi. Kubok elementlari uchun markaziy terminal musbat qutb hisoblanadi.

Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar ikkilamchi kimyoviy quvvat manbalari orasida eng keng tarqalgan bo'lib, nisbatan yuqori quvvatga ega, ishonchliligi va nisbatan arzonligi. Ushbu batareyalar turli xil amaliy dasturlarni topadi. Ular o'zlarining mashhurligi va ishlab chiqarishning keng ko'lami uchun turli xil transport vositalari va birinchi navbatda avtomobillar uchun mo'ljallangan boshlang'ich akkumulyatorlarga qarzdor. Bu sohada ularning monopol mavqei barqaror va uzoq davom etadi. Statsionar batareyalarning katta qismi va vagon batareyalarining katta qismi qo'rg'oshin batareyalari bilan jihozlangan. Qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar gidroksidi tortish batareyalari bilan muvaffaqiyatli raqobatlashadi.

Lezo-nikel batareyasi ikkilamchi kimyoviy oqim manbai bo'lib, unda temir anod, elektrolit natriy yoki kaliy gidroksidning suvdagi eritmasi (litiy gidroksid qo'shimchalari bilan), katod esa nikel (III) oksidi gidratdir.

Faol material nikel bilan qoplangan po'lat quvurlar yoki teshilgan cho'ntaklarda mavjud. Narxlari va o'ziga xos energiya iste'moli bo'yicha ular lityum-ionli batareyalarga, o'z-o'zidan zaryadsizlanishi, samaradorligi va kuchlanishi bo'yicha - NiMH batareyalariga yaqin. Bu juda bardoshli batareyalar, qo'pol ishlov berishga chidamli (ortiqcha zaryadlash, chuqur zaryadsizlanish, qisqa tutashuv va termal zarba) va juda uzoq xizmat qilish muddatiga ega.

1914-yilda Edison zavodi/laboratoriyasidagi yong‘in natijasida batareyaning past haroratlarda yomon ishlashi, zaryadni yomon ushlab turishi va eng yaxshi muhrlangan qo‘rg‘oshinli akkumulyator batareyalari bilan taqqoslanadigan yuqori ishlab chiqarish xarajatlari va narxining 1/2 qismigacha bo‘lganligi sababli ulardan foydalanish kamaymoqda. NiMH batareyalari. Biroq, so'nggi yillarda qo'rg'oshin narxining oshishi tufayli qo'rg'oshin akkumulyatorlari narxi sezilarli darajada oshishiga olib keldi, narxlar deyarli tenglashdi.

Batareyalarni qo'rg'oshinli akkumulyator batareyalari bilan solishtirganda, qo'rg'oshinli akkumulyator batareyasining ruxsat etilgan operatsion zaryadsizlanishi nazariy to'liq quvvatdan bir necha baravar kam ekanligini va temir-nikel batareyasi unga juda yaqin ekanligini unutmaslik kerak. Shuning uchun, teng nazariy to'liq quvvatga ega bo'lgan temir-nikel akkumulyatorining haqiqiy ishlash quvvati qo'rg'oshinli akkumulyatordan bir necha marta (tartibga qarab) kattaroq bo'lishi mumkin.

10) To'g'ridan-to'g'ri va o'zgaruvchan tokning elektr generatorlari.

Mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiruvchi mashinalarga generatorlar deyiladi.
Eng oddiy to'g'ridan-to'g'ri oqim generatori (1-rasm) magnitning qutblari orasiga joylashtirilgan o'tkazgichning ramkasi bo'lib, uning uchlari kollektor plitalari deb ataladigan izolyatsiyalangan yarim halqalarga ulangan. Ijobiy va salbiy cho'tkalar lampochka orqali tashqi zanjir bilan yopilgan yarim halqalarga (kollektor) qarshi bosiladi. Jeneratorning ishlashi uchun kollektor bilan o'tkazgich ramkasini aylantirish kerak. O'ng qo'l qoidasiga ko'ra, kollektor bilan o'tkazgichning ramkasi aylanganda, har yarim burilishda uning yo'nalishini o'zgartiradigan elektr toki paydo bo'ladi, chunki ramkaning har bir tomonidagi magnit kuch chiziqlari kesishadi. bir yo'nalishda yoki boshqa yo'nalishda. Shu bilan birga, har yarmida ramka o'tkazgichining uchlari va generator cho'tkalari bilan kommutatorning yarim halqalarining kontaktlari o'zgaradi. Oqim tashqi kontaktlarning zanglashiga olib bir yo'nalishda oqadi, faqat qiymati 0 dan maksimalgacha o'zgaradi. Shunday qilib, generatordagi kollektor ramka tomonidan ishlab chiqarilgan o'zgaruvchan tokni to'g'rilash uchun xizmat qiladi. Elektr toki nafaqat yo'nalishi bo'yicha, balki kattaligi (taxminan doimiy kattalik) bo'yicha ham doimiy bo'lishi uchun kollektor juda ko'p (36 va undan ortiq) plitalardan, o'tkazgich esa ko'plab ramkalar yoki bo'laklardan iborat. armatura o'rash shakli.

Guruch. 1. Eng oddiy to'g'ridan-to'g'ri oqim generatorining diagrammasi: 1 - yarim halqa yoki kollektor plitasi; I - o'tkazgich ramkasi; 3 - generator cho'tkasi

Eng oddiy o'zgaruvchan tok generatorining asosiy tuzilishi rasmda ko'rsatilgan. 4. Ushbu generatorda o'tkazgich ramkasining uchlari har biri o'z halqasiga ulanadi va generator cho'tkalari halqalarga bosiladi. Cho'tkalar lampochka orqali tashqi sxema bilan yopiladi. Uzuklari bo'lgan ramka magnit maydonda aylanganda, generator har yarim aylanishda kattaligi va yo'nalishini o'zgartiradigan o'zgaruvchan tok hosil qiladi. Ushbu o'zgaruvchan tok bir fazali deb ataladi. Texnologiyada uchta generatorlar