Электр тогы, электр тогунун булактары: аныктамасы жана маңызы

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:22

Физика курсунан электр тогу зарядды алып жүрүүчү бөлүкчөлөрдүн багытталган иреттүү кыймылын билдирээрин баары билет. Аны алуу үчүн өткөргүчтө электр талаасы пайда болот. Электр тогунун узак убакытка чейин бар болушу үчүн да ушундай болушу керек.

Электр тогунун булагы:

• статикалык;
• химиялык;
• механикалык;
• жарым өткөргүч.

Алардын ар биринде ар кандай заряддуу бөлүкчөлөр бөлүнгөн жумуш аткарылат, башкача айтканда ток булагынын электр талаасы түзүлөт. Бөлүнүп, алар уюлдарда, өткөргүчтөрдүн кошулган жерлеринде топтолот. Уюлдар өткөргүч менен туташтырылганда заряды бар бөлүкчөлөр кыймылдай баштайт жана электр тогу пайда болот.

Электр тогунун булактары: электр машинасынын ойлоп табуусу

XVII кылымдын ортосуна чейин көп убакыт талап кылынганаракеттер. Ошол эле учурда бул маселе менен алектенген окумуштуулардын саны өсүүдө. Ошентип, Отто фон Герик дүйнөдөгү биринчи электр унаасын ойлоп тапкан. Күкүрт менен болгон эксперименттердин биринде, ал көңдөй айнек шардын ичинде эрип, катууланып, айнекти сындырган. Герике топту бура тургандай кылып бекемдеди. Аны айландырып, теринин бир кесимчесин басканда учкун чыкты. Бул сүрүлүү электр энергиясын кыска мөөнөттө иштеп чыгууну бир топ жеңилдеткен. Бирок андан да татаал проблемалар илимди андан ары енуктуруу менен гана чечилди.

Маселе Гериктин айыптары тез эле жок болуп кеткенинде болду. Заряддын узактыгын көбөйтүү үчүн денелер жабык идиштерге (айнектүү бөтөлкөлөргө) салынып, электрлештирилген материал мык менен суу болгон. Эксперимент бөтөлкөнүн эки тарабын өткөргүч материал (мисалы, фольга барактары) менен каптаганда оптималдаштырылды. Жыйынтыгында алар суусуз иштөөгө болорун түшүнүштү.

Бака буттары кубат булагы катары

Электр энергиясын өндүрүүнүн дагы бир жолун биринчи жолу Луиджи Галвани ачкан. Биолог катары ал лабораторияда иштеген, алар электр энергиясы менен тажрыйба жүргүзүшкөн. Ал өлүк баканын буту станоктон чыккан учкундан толкунданганда кантип жыйрылып калганын көргөн. Бирок бир күнү илимпоз ага болот скальпель менен колун тийгизгенде кокустан ушундай эле эффект пайда болгон.

Ал электр тогунун келип чыгышынын себептерин издей баштады. Анын акыркы корутундусу боюнча электр тогунун булактары баканын ткандарында болгон.

Дагы бир италиялык Алессандро Вольто агымдын «бака» табиятынын ийгиликсиздигин далилдеди. Эң чоң ток экени байкалганкүкүрт кислотасынын эритмесине жез менен цинк кошулганда пайда болгон. Бул комбинация гальваникалык же химиялык клетка деп аталат.

Бирок EMF алуу үчүн мындай куралды колдонуу өтө кымбатка турат. Ошондуктан, окумуштуулар электр энергиясын өндүрүүнүн башка, механикалык жолунун үстүндө иштеп жатышат.

Кадимки генератор кантип иштейт?

ХIX кылымдын башында Г. Х. Эрстед ток өткөргүчтөн өткөндө магнит талаасы пайда болорун ачкан. Бир аздан кийин Фарадей бул талаанын күч сызыктары кесилишкенде өткөргүчтө ЭМӨ пайда болуп, ток пайда болоорун аныктады. EMF кыймылдын ылдамдыгына жана өткөргүчтөрдүн өздөрүнө, ошондой эле талаанын кубаттуулугуна жараша өзгөрөт. Секундасына жүз миллион күч сызыгын кесип өткөндө индукцияланган EMF бир вольтко барабар болду. Магнит талаасында кол менен өткөрүү чоң электр тогун чыгарууга жөндөмсүз экени түшүнүктүү. Мындай электр тогу булактары зымды чоң катушка ороп же барабан түрүндө чыгаруу менен өзүн алда канча эффективдүү көрсөттү. Катушка магнит менен айлануучу суу же буу ортосундагы валга орнотулган. Мындай механикалык ток булагы кадимки генераторлорго мүнөздүү.

Улуу Тесла

Сербиянын чыгаан окумуштуусу Никола Тесла өз өмүрүн электр энергиясына арнап, көптөгөн ачылыштарды жасаган, аларды биз азыр да колдонобуз. Көп фазалуу электр машиналары, асинхрондук электр кыймылдаткычтары, көп фазалуу өзгөрмө ток аркылуу электр энергиясын берүү - бул толук тизме эмес.улуу окумуштуунун ойлоп табуулары.

Көпчүлүк Тунгуска метеорити деп аталган Сибирдеги кубулуш чынында Тесладан келип чыккан деп эсептешет. Бирок, балким, эң сырдуу ойлоп табуулардын бири - он беш миллион вольтко чейин чыңалууну кабыл алган трансформатор. Адаттагыдай эмес, анын түзүлүшү да, белгилүү мыйзамдарга баш ийбеген эсептөөлөрү да. Бирок ошол күндөрү алар вакуумдук технологияны иштеп чыга башташты, анда эч кандай түшүнүксүз нерселер болгон. Ошондуктан окумуштуунун ойлоп табуусу бир азга унутулуп калган.

Бирок бүгүнкү күндө теориялык физиканын пайда болушу менен анын чыгармачылыгына кайрадан кызыгуу пайда болду. Эфир газ катары таанылган, ага газ механикасынын бардык мыйзамдары колдонулат. Дал ошол жерден улуу Тесла энергия алган. Белгилей кетсек, эфир теориясы мурда көптөгөн окумуштуулар арасында кеңири таралган. SRT пайда болушу менен гана - Эйнштейндин атайын салыштырмалуулук теориясы, анда ал эфирдин бар экенин жокко чыгарган - ал унутулуп калды, бирок кийинчерээк формулировкаланган жалпы теория аны талашкан эмес.

Бирок азыр болсо, келгиле, электр тогун жана бүгүнкү күндө бардык жерде кездешкен түзүлүштөрүнө токтололу.

Техникалык түзүлүштөрдү иштеп чыгуу - учурдагы булактар

Мындай аппараттар ар кандай энергияны электр энергиясына айландыруу үчүн колдонулат. Электр энергиясын иштеп чыгуунун физикалык жана химиялык ыкмалары алда канча убакыт мурун ачылгандыгына карабастан, алар 20-кылымдын экинчи жарымында, ал тез өнүгүп баштаганда гана кеңири тараган.радиоэлектроника. Баштапкы беш гальваникалык жуп дагы 25 түрү менен толукталды. Жана теориялык жактан алганда, бир нече миң гальваникалык жуптар болушу мүмкүн, анткени бош энергия каалаган кычкылдандыргычта жана калыбына келтирүүчүдө ишке ашырылышы мүмкүн.

Физикалык ток булактары

Физикалык ток булактары бир аз кечирээк өнүгө баштаган. Заманбап технология барган сайын катуу талаптарды коюп, өнөр жайлык жылуулук жана термиондук генераторлор өсүп жаткан милдеттерди ийгиликтүү чечишти. Физикалык ток булактары - бул жылуулук, электромагниттик, механикалык жана радиациялык жана ядролук ажыроо энергиясы электр энергиясына айландырылуучу түзүлүштөр. Жогоруда айтылгандардан тышкары, аларга электр машинасы, MHD генераторлору, ошондой эле күн радиациясын жана атомдук ажыроону айландыруу үчүн колдонулгандар да кирет.

Өткөргүчтөгү электр тогу жоголуп кетпеши үчүн өткөргүчтүн учтарындагы потенциалдар айырмасын кармап туруу үчүн тышкы булак керек. Бул үчүн потенциалдуу айырманы түзүү жана сактоо үчүн кандайдыр бир электр кыймылдаткыч күчү бар энергия булактары колдонулат. Электр тогунун булагынын EMF жабык чынжыр боюнча оң зарядды өткөрүү менен аткарылган иш менен өлчөнөт.

Ток булагынын ичиндеги каршылык булак аркылуу өткөндө энергиянын жоготуу көлөмүн аныктап, аны сандык мүнөздөйт.

Күч жана эффективдүүлүк тышкы электр чынжырындагы чыңалуу менен EMF катышына барабар.

Химиялык булактаручурдагы

Электр чынжырындагы химиялык ток булагы EMF – химиялык реакциялардын энергиясы электр энергиясына айландырылуучу түзүлүш.

Ал эки электродго негизделген: электролит менен байланышта болгон терс заряддуу калыбына келтирүүчү жана оң заряддуу кычкылдандыргыч. Электроддордун ортосунда потенциалдуу айырма пайда болот, EMF.

Заманбап түзмөктөр көбүнчө колдонот:

• калыбына келтирүүчү агент катары - коргошун, кадмий, цинк жана башкалар;
• оксидант - никель гидроксиди, коргошун оксиди, марганец жана башкалар;
• электролит - кислоталардын, щелочтордун же туздардын эритмелери.

Цинк жана марганец кургак клеткалар кеңири колдонулат. Цинктен жасалган идиш (терс электрод бар) алынат. Оң электрод марганец диоксидинин көмүртек же графит порошок менен аралашмасы менен ичине коюлуп, каршылыкты азайтат. Электролит аммиак, крахмал жана башка компоненттерден турган паста.

Коргошун кислотасы бар аккумулятор көбүнчө электр чынжырындагы экинчи химиялык токтун булагы болуп саналат, ал жогорку кубаттуулукта, туруктуу иштөөдө жана арзан баада болот. Мындай типтеги батарейкалар ар кандай тармактарда колдонулат. Алар көбүнчө монополист болгон унааларда өзгөчө баалуу болгон стартердик батарейкалар үчүн тандалат.

Дагы бир кеңири таралган аккумулятор темирден (анод), никель кычкыл гидратынан (катоддон) жана электролиттен - калийдин же натрийдин суудагы эритмесинен турат. Активдүү материал никель менен капталган болот түтүкчөлөргө салынган.

Бул түрдү колдонуу 1914-жылы Эдисон фабрикасы өрттөнгөндөн кийин кыскарган. Бирок, эгерде биринчи жана экинчи типтеги аккумуляторлордун мүнөздөмөлөрүн салыштыра турган болсок, анда темир-никельдин иштеши коргошун-кислотадан бир нече эсе узак болушу мүмкүн экен.

DC жана AC генераторлор

Генераторлор механикалык энергияны электр энергиясына айландырууга багытталган түзүлүштөр.

Эң жөнөкөй туруктуу ток генераторун магниттик уюлдардын ортосуна жайгаштырылган өткөргүчтүн алкагы жана учтары изоляцияланган жарым шакекчелерге (коллектор) туташтырылган рамка катары көрсөтсө болот. Аппараттын иштеши үчүн коллектор менен раманын айлануусун камсыз кылуу зарыл. Анда магнит талаасынын сызыктарынын таасири астында анын багытын өзгөрткөн электр тогу пайда болот. Сырткы чынжырда ал бир багытта барат. Көрсө, коллектор рамкадан пайда болгон өзгөрмө токту оңдойт. Туруктуу токко жетүү үчүн коллектор отуз алты же андан көп пластинадан жасалат, ал эми өткөргүч арматура орогуч түрүндөгү көптөгөн рамкалардан турат.

Келгиле, электр чынжырындагы ток булагы кандай максатта колдонуларын карап көрөлү. Келгиле, дагы кандай учурдагы булактар бар экенин билели.

Электр чынжырчасы: электр тогу, ток күчү, ток булагы

Электр чынжырчасы токтун булагынан турат, ал башка объекттер менен бирге токтун жолун түзөт. Ал эми EMF, ток жана чыңалуу түшүнүктөрү бул учурда болуп жаткан электромагниттик процесстерди ачып берет.

Эң жөнөкөй электр чынжырчасы ток булагынан (батарея, гальваникалык элемент, генератор ж.б.), энергия керектөөчүлөрдөн (электр жылыткычтары, электр кыймылдаткычтары ж. булак жана керектөөчү.

Электр чынжырынын ички (электр булагы) жана тышкы (зымдар, өчүргүчтөр жана өчүргүчтөр, өлчөөчү аспаптар) бөлүктөрү бар.

Ал жабык схема каралганда гана иштейт жана оң мааниге ээ болот. Ар кандай үзүлүү токтун агымын токтотот.

Электр чынжырчасы гальваникалык элементтер, электр аккумуляторлор, электромеханикалык жана термоэлектрдик генераторлор, фотоэлементтер жана башкалар түрүндөгү ток булагынан турат.

Электр кыймылдаткычтары энергияны механикалык, жарыктандыруучу жана жылытуу приборлоруна, электролиздик заводдорго ж.б. айландыруучу электр кабылдагыч катары иштешет.

Көмөкчү жабдуулар – күйгүзүү жана өчүрүү үчүн колдонулуучу түзүлүштөр, өлчөөчү приборлор жана коргоочу механизмдер.

Бардык компоненттер төмөнкүлөргө бөлүнөт:

• активдүү (мында электр чынжыры EMF ток булагынан, электр кыймылдаткычтарынан, батарейкалардан жана башкалардан турат);
• пассивдүү (ага электр кабылдагычтар жана туташтыруучу зымдар кирет).

Чынжыр да болушу мүмкүн:

• сызыктуу, мында элементтин каршылыгы дайыма түз сызык менен мүнөздөлөт;
• сызыктуу эмес, бул жерде каршылык көз карандычыңалуу же ток.

Бул эң жөнөкөй схема, мында ток булагы, ачкыч, электр лампа, реостат схемага киргизилген.

Мындай техникалык түзүлүштөр көп кездешкенине карабастан, өзгөчө акыркы убактарда адамдар энергиянын альтернативдүү булактарын орнотуу боюнча суроолорду берип жатышат.

Электр энергиясынын булактарынын ар түрдүүлүгү

Электр тогунун кандай булактары дагы эле бар? Бул күн, шамал, жер жана толкундар гана эмес. Алар электр энергиясынын расмий альтернативдүү булактары деп аталып калган.

Алтернативдүү булактар көп экенин айтышым керек. Алар кеңири таралган эмес, анткени алар азырынча практикалык жана ыңгайлуу эмес. Бирок, ким билет, балким алардын артында келечек күтүп тургандыр.

Демек, электр энергиясын туздуу суудан алууга болот. Норвегия буга чейин бул технологияны колдонуп электр станциясын курган.

Электр станциялары катуу оксид электролити бар күйүүчү май клеткаларында да иштей алат.

Пьезоэлектрдик генераторлор кинетикалык энергия менен иштетилери белгилүү (жөө жолдор, ылдамдыкты төмөндөтүү, турникет жана ал тургай бий аянтчалары да бул технология менен бар).

Адам организминдеги энергияны электр энергиясына айландырууга багытталган наногенераторлор да бар.

Ал эми үйлөрдү жылытуу үчүн колдонулган балырлар, пайда болгон футбол кылычтары жөнүндө эмне айтууга болот?электр энергиясы, гаджеттерди кубаттай ала турган велосипеддер, жадагалса майда кесилген кагаз кубат булагы катары колдонулабы?

Чоң перспективалар, албетте, жанар тоо энергиясын өнүктүрүүгө таандык.

Мунун баары илимпоздор иштеп жаткан бүгүнкү күндүн чындыгы. Алардын айрымдары жакында үйдөгү электр жарыгы сыяктуу кадимки нерсеге айланып кетиши мүмкүн.

Балким кимдир бирөө илимпоз Никола Тесланын сырларын ачып, адамзат эфирден электр энергиясын оңой эле ала алат?