Хто ж електричний струм і що щодо його виникнення і існування протягом потрібного нам часу?
Слово « струм » означає рух чи протягом чогось. Электричес-ким струмом називається упорядкований (спрямоване) рух заряджених частинок. Щоб самому отримати електричний струм в провод-нике, треба домовленість створювати ньому електричне полі. Щоб электричес-кий струм в провіднику існував тривалий час, необходи-мо весь цей час підтримувати у ньому електричне полі. Элек-трическое полі провідниках створюється і може тривале вре-мя підтримуватися джерелами електричного струму . У настоя-щее час людство використовує чотири основних джерела струму : статичний, хімічний, механічний і полупроводнико-вый(солнечные батареї), але у всякому їх відбувається рабо-та з розділення позитивно і негативно заряджених частинок. Раздельные частки накопичуються на полюсах источни-ка струму , — так називають місця, яких з допомогою клем чи затискачів під’єднують провідники. Один полюс джерела струму заряджається позитивно, інший — негативно. Якщо полюси з’єднати провідником, то під впливом поля вільні заря-женные частки в провіднику рухатимуться, виникне элек трический струм .
Електричний струм .
Джерела електричного струму .
До 1650 року — часу, коли у Європі пробудився боль-шой інтерес до електрики, — був відомо способу легко отримувати великі електричні заряди. Зі збільшенням кількості учених, зацікавлені дослідженнями електрики, можна було б очікувати створення дедалі більше і ефективних способів отримання електричних зарядів.
Отто фон Герике придумав першу електричну машину. Він налив розплавлену сірку всередину пологого скляного кулі, та був, коли сірка затверділа, розбив шибку, не здогадуючись у тому, що сама скляний кулю із меншим успіхом міг би пос-лужить його цілям. Потім Герике зміцнив сірчаний кулю оскільки показано на мал.1, що його можна було крутити рукояткою. Для отримання заряду треба було жодної рукою крутити кулю, а інший — пригортати до нього шматок шкіри. Трение порушувало потен-циал кулі до величини, достатньої, щоб одержувати іскри завдовжки кілька сантиметрів.
Постійний і змінний струм
... носіїв заряду в зовнішньому електричному полі називається дрейфовим струмом. Електричний струм виникає також під дією відмінних від електричного поля причин. У таких випадках говорять, що електричний струм зумовлений сторонніми силами. Кількісною ...
Ця машина справила біль-
шую допомогу у эксперименталь-
ном вивченні електрики, але
ще більше складні завдання «хра-
нения» і «запасания» электри-
ческих зарядів вдалося розв’язати
тільки завдяки наступному
прогресу фізики. Річ у тім , що потужні заряди, які
можна було створювати на тілах з допомогою електростатичної
машини Герике, швидко зникали. Спочатку думали, що причиною є «випаровування» зарядів. Щоб запобігти
«випаровування» зарядів запропонували укласти заряджені тіла у зачинені судини, виготовлені з ізолюючого матеріалу. Природно, як такі судин було обрано скляні пляшки, а ролі электризуемого матеріалу — вода, бо її було легко наливати в пляшки. Щоб можна було зарядити воду , не відкриваючи пляшку, крізь пробку був перепущено цвях. Задум був би гарний, але з причин , тоді незрозумілим, прилад працював таких вже вдало. Через війну інтенсивних експериментів невдовзі було відкрито, що запа сенный заряд і тим самим силу електричного удару можна різко збільшити , якщо пляшку зсередини і зовні покрити проводять матеріалом, наприклад тонкими листами фольги. Понад те, коли з’єднати цвях з допомогою хорошого про водника зі шаром металу всередині пляшки, як виявилося, які можна взагалі уникнути води. Цей новий «сховище» електрики було винайдено 1745 року у голландському го роді Лейдені й отримало назву лейденської банки (мал.2 ).
Перший хто з крив іншу можливість полу-чения електрики, не-жели з допомогою элек три-зации тертям, був италь-янский учений Луїджі Гальвані (1737-1798).
Він був за фахом біолог, але ра ботал до лабораторій, де прово-дились досліди з електрикою. Галь вана нблю-дал явище, відомого багатьом ще до його нього; воно полягала у тому, що й ножною нерв мертвої жаби порушити іскрою від електричної машини, то починала скорочуватися вся лапка. Але якось Гальвани зауважив, що лапка прийшла б у рух, коли з нервом лапки стикався лише сталевої скальпель. Що найбільш дивне було те , що електричної машиною і скаль-пелем жодного контакту. Це вражаюче відкриття змусило Гальвани поставити ряд дослідів щоб виявити пер-чини електричного струму . Одне з експериментів поставили Гальвани з метою з’ясувати, викличе такі ж рухи в лапці електрику блискавки. І тому Гальвани підвісив на латунних гачках кілька жаб’ячих лапок з вікна, закритому залізними ґратами. І знайшла, на противагу своїм очікуванням, що скорочення лапок відбуваються у час, поза будь-якою залежністю стану погоди. Присутність поруч електричної машини чи іншого джерела електрики не потрібне. Гальвани встановив далі, що замість заліза і латуні можна використовувати будь-які два різнорідних металу, причому комбінація міді цинку викликала явище у найбільш виразному вигляді. Скло, гума, смола, камінь, і сухе дерево взагалі давали ніякого ефекту. Отже, виникнення струму досі залишалося таємницею. Коли ж з’являється струм — лише у тканинах тіла жаби, лише різнорідних металах або ж комбінації металів і тканин? На жаль, Гальвани дійшов висновку , що струм виникає тільки у тканинах тіла жаби. У результаті його сучасникам поняття «тваринного електрики» почало здаватися значно більше реальним, ніж електрики будь-якої іншої походження.
Реферат застосування струму в газах у побуті
... вищому тичині. Під час грози з конденсатора можна було рукою видобувати іскри. Франклін під час грози пустив на мотузку змія, який був оснастили залізним вістрям; ... в лічильник швидко рушійної електрона останній ионизирует молекули газу всередині лічильника, чому напруга, необхідне запалювання корони, кілька знижується. У лічильнику виникає розряд, а ланцюга з'являється слабкий короткочасний струм. ...
Інший італійський учений Алессандро Вольта(1745-1827) остаточно довів, що й помістити жаб’ячі лапки в водні розчини деяких речовин, то тканинах жаби гальванічний струм немає. Зокрема, це можна говорити про для ключовою чи взагалі чиста; цей струм з’являється при додаванні до води кислот, солей чи лугів. Очевидно, найбільший струм виникав в комбінації міді цинку, поміщених у розведений розчин сірчаної кислоти. Комбінація двох пластин з різнорідних металів, занурених в водний розчин луги, кислоти чи солі, називається гальванічним (чи хімічним) елементом.
Якби коштів отримання електрорушійної сили служили лише тертя і хімічні процеси в гальванічних елементах, то вартість електричної енергії, яка потрібна на роботи різних машин, було б винятково високою. Через війну величезної кількості експериментів вченими різних країн було зроблено відкриття, які дозволяли створити механічні електричні машини, що виробляють щодо дешеву електроенергію.
На початку 19 століття Ганс Християн Эрстед зробив відкриття геть нової електричного явища, заключавшегося у цьому, що з проходженні струму через провідник навколо неї утворюється магнітне полі. Через кілька років, в 1831 року, Фарадей зробив ще одне відкриття, який дорівнюється значимістю відкриттю Эрстеда. Фарадей виявив, що коли і рухомий провідник перетинає силові лінії магнітного поля, в провіднику наводять электродвижущая сила, що викликає струм у подальшому ланцюгу, куди входить цей провідник. Наведённая ЭДС змінюється пропорційно швидкість руху, числу провідників, і навіть напруженості магнітного поля. Інакше висловлюючись, наведённая ЭДС прямо пропорційна числу силових ліній, пересекаемых провідником в одиницю часу. Коли провідник перетинає 100000000 силових ліній за 1 сек, наведённая ЭДС дорівнює 1 Вольту. Перемещая вручну одиночний провідник чи дротову котушку у магнітному полі, великих струмів одержати не можна. Ефективнішим способом є намотка дроти велику котушку чи виготовлення котушки як барабана. Катушку потім насаджують на вал, располагаемый між полюсами магніту і вращаемый силою води чи пара. Так було в сутності, і влаштований генератор електричного струму , яка ставиться до механічним джерелам електричного струму , і активна використовується людством нині. Сонячну енергію люди використовують давніх часів. Ще 212 р. до зв. е. з допомогою концентрованих сонячних променів вони запалювали священний вогонь у храмів. Згідно з легендою приблизно той час грецький учений Архімед при захисту рідного міста поджёг вітрила кораблів римського флоту.
Сонце є удалённый від Землі на відстань 149,6 млн км термоядерний реактор, випромінюючий енергію, яка надходить на Землю головним чином вигляді електромагнітного випромінювання. Найбільш значима частка енергії випромінювання Сонця зосереджена видимої і інфрачервоної частини спектра. Сонячна радіація — це невичерпний поновлюваний джерело екологічно чистою енергії. Без шкоди екологічної середовища можна використовувати 1,5 % всієї падаючої на грішну землю сонячної енергії, тобто. 1,62 *10 16 киловатт\часов на рік, що еквівалентно величезній кількості умовного палива — 2 *10 12 т.
Автомобільні генератори змінного струму
... УА3. Принципдії генераторів змінного струму Спрощенасхема пристрою автомобільного генератора змінного струму з клювообразнимротором представлена ​​на рис. 1. Рис.1. Автомобільний генератор змінного струму з клювообразним ротором ... 0,966 q 0,5 1,0 2 Вфазах обмотки статора синхронного генератора індукується ЕРС, описуваназалежністю, яку можна переписати в більш простому вигляді: (1.2) деЗ е ...
Зусилля конструкторів йдуть шляхом використання фотоелементів для прямого перетворення сонячної енергії у електричну. Фотопреобразователи, звані також сонячними батареями, складаються з низки фотоелементів, з’єднаних послідовно чи паралельно. Якщо перетворювач повинен заряджати акумулятор, який досі живить, наприклад, радиоустройство в хмарне час, його підключають паралельно на висновках сонячної батареї ( рис. 3).
Елементи застосовувані в сонячні батареї, повинні мати більшим ККД, вигідною спектральною характеристикою, малої вартістю, простий конструкцією та її невеличкої масою. На жаль, лише окремі з відомих сьогодні фотоелементів відповідають хоча б частково наведеним вимогам. Це насамперед деяких видів напівпровідникових фотоелементів. Найпростіший їх — селеновый. На жаль, ККД кращих селеновых фотоелементів мал(0,1…1 %).
Основою сонячних батарей є кремнієві фото-преобразователи, мають вид круглих чи прямоуголь-ных пластин завтовшки 0,7 — 1 мм площею до 5 — 8 кв.см. Досвід показав, що склалися гарні результати дають невеликі елементи, площею близько 1 кв. див., мають ККД близько 20 %. Створено також фотоелементи з полупро- водниковых металів з теоретичним ККД 18 %. До речі, практичний ККД фотоелектричних перетворювачів ( близько 20 %) перевищує ККД паровоза ( 8 %), коефіцієнт корисної використання сонячної енергії в світі (1 %), і навіть ККД багатьох гідротехнічних та вітрових пристроїв. Фотоелектричні перетворювачі мають практично необмежену довговічність. Порівняйте можна навести значення ККД різних джерел електричної енергії ( у відсотках) : теплоелектроцентраль — 20-30, термоелектричний преобра-зователь — 6 — 8, селеновый фотоелемент — 0,1 — 1, сонячна бата-рея — 6 — 11, паливний елемент — 70, свинцевий акумулятор — 80 — 90.
У 1989 р. фірмою Боїнг (США) створено двухслойный фотоелемент, що з двох напівпровідників — арсеніду і антимонида галію — з коефіцієнтом перетворення сонячної енергії у електричну, рівним 37 %, що цілком порівняно з ККД сучасних теплових і атомних електростанцій. Нещодавно вдалося довести, що фотоелектричний метод перетворення сонячної енергії теоретично дозволяє вживати енергію Сонця з ККД, сягаючим 93 %! Адже спочатку вважалося, що максимальний верхня межа ККД сонячних елементів не перевищує 26 %, тобто. значно нижчі від ККД високотемпературних теплових машин.
Сонячні батареї поки використовують у основному кос-мосе, але в Землі лише електропостачання автономних споживачів потужністю до 1 кВт, харчування радионавигационной
і малопотужній радіоелектронної апаратури, приводу експериментальних електромобілів і літаків. Принаймні вдосконалення сонячних батарей вони знаходити використання у житлових будинків автономного енергопостачання , тобто. опалення й гарячого водопостачання, і навіть розробки електроенергії висвітленню і продукти харчування побутових електроприладів.
Електричний струм у вакуумі
... у вакуумі. Яким чином одержують потоки електронів у вакуумі? Як управляють цими потоками? Рис.3 Ми знаємо, що в металах є електрони провідності. Середня швидкість ... відхилялася всякий раз, коли до електроду під'єднувався плюс батареї, а до нитки - мінус. Якщо полярність ... Залежно від способу повідомлення електронам необхідної кінетичної енергії бувають різні типи електронної емісії. Якщо енергія ...
