Статья источники электрического тока

26 апреля 2012 г.1820
Источники электрического тока

Источники электрического тока в технике и в живой природе.

Электрический ток давным-давно стал неотъемлемой частью нашей жизни и быта. Освещение наших жилищ, приведение в движение машин в промышленности и на транспорте, питание различных электронных приборов и многое другое - всё это требует электрического тока. А производится он в источниках тока, которые являются важнейшей составной частью мира электричества. Поэтому так важно знать о том, что же такое источники электрического тока и какие они бывают.

Источником электрического тока называют прибор, в котором какой-либо вид энергии (например, химическая или механическая) преобразуется в энергию электрического поля, то есть такой прибор является источником электродвижущей силы (ЭДС). Различают два типа источников тока: первичные - в которых происходит прямое преобразование какого-либо иного вида энергии в электрическую, и вторичные - в которых сначала электрическая энергия преобразуется в другую, и накапливается, а потом происходит обратный процесс. Конечно, подавляющее большинство источников тока сделано руками человека, но в природе есть, так сказать, нерукотворные источники тока - некоторые виды живых существ в процессе эволюции выработали в себе способность генерировать электрический ток достаточно большой мощности. А вообще говоря, основной элемент живой материи - живая клетка также является источником электрического тока, хотя и очень маленькой мощности. Это происходит потому, что движение заряженных частиц является неотъемлемой частью процессов жизнедеятельности.

А теперь более подробно рассмотрим различные виды источников тока.

Технические источники электрического тока.

Как уже было сказано, источник тока - это прибор, в котором некий, не электрический, вид энергии превращается в электрическую. Наиболее распространены источники тока, в которых в электрическую превращается энергия механического движения. Это - электрические машины, генераторы. В них используется явление электромагнитной индукции, благодаря которому механическая энергия движения, порождающая переменное магнитное поле, преобразуется в энергию переменного электрического поля, которая приводит в движение заряды в проводниках - появляется электрический переменный ток. В электрической машине есть неподвижная часть - статор, который обычно создает магнитное поле, и подвижная - ротор, вращающийся в этом поле, от которого отбирают ток. Конечно, есть конструкции, в которых, наоборот, переменное магнитное поле создает ротор, а ток отбирается от статора. В технике применяются электрические генераторы различной мощности: от десятых долей ватта в малогабаритной технике, до нескольких миллионов ватт на мощных электростанциях. Напряжение, даваемое генераторами, достигает 5000 вольт, а ток в несколько тысяч ампер.

А вот в повседневной жизни мы чаще встречаемся с другими источниками электрического тока - с батарейками и аккумуляторами. Эти источники тока являются электрохимическими, они превращают в электрическую энергию химических процессов, происходящих в электролитах. Причём, батарейки являются первичными источниками электрического тока, а аккумуляторы - вторичными: их сначала необходимо зарядить, то есть определённое время пропускать через них ток. При этом происходят определённые химические превращения веществ, которые накапливаются, а при разрядке аккумулятора эти превращения происходят в обратном направлении. Батарейки и аккумуляторы дают постоянный ток. Батарейка - это бытовое название гальванического элемента. Существует много типов гальванических элементов, наиболее распространенные среди них - угольно-цинковые. В таком элементе положительным электродом - анодом, является угольный стержень, а отрицательным, катодом - цинковый стаканчик, который его окружает. Электроды погружены в раствор электролита - хлористого аммония (NH4Cl). Напряжение такого элемента равно 1,5 вольтам, а получаемый ток зависит от размеров элемента, то есть от площади его электродов: чем она больше, тем больший ток можно получить. Аккумуляторы наиболее распространены свинцовые и никель-кадмиевые. Первые из них применяются в автомобилях как стартерные, напряжение элемента свинцового аккумулятора составляет 2,10 вольта, из элементов собирают батареи напряжением 6 и 12 вольт. Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются в различной портативной электронной аппаратуре как заменители гальванических элементов, их напряжение равняется 1,25 вольта.

А на космических кораблях источником электрического тока являются солнечные батареи. Они превращают в электрическую энергию солнечный свет. Эти батареи состоят из кремниевых фотоэлектрических полупроводниковых элементов, которые благодаря свойствам p-n перехода превращают поток солнечных фотонов в электрический ток. А на тех космических кораблях, которые летают далеко от Солнца, используют подобные солнечным термоэлектрические батареи, преобразующие в электричество тепло, которое вырабатывается при ядерном распаде. Напряжение фото- или теплоэлектрического элемента составляет 0,19 - 0,41 вольта.

Новейшим источником тока являются магнитогидродинамические (МГД) генераторы. Электрический ток возникает в них при быстром движении высокоионизированной плазмы в магнитном поле. Магнитное поле отклоняет положительно заряженные частицы плазмы в одну сторону, а заряженные отрицательно - в противоположную, где они попадают на электроды, которые отводят электрический ток к потребителю.

Живые источники электрического тока.

Но не только человек создает источники электрического тока для своей потребности. Некоторые виды рыб в процессе эволюции приобрели способность вырабатывать мощные импульсы электрического тока. Они используют это для ориентирования, а также как средство обороны и нападения. Источником электрического тока у этих рыб являются электрические органы, образованные из видоизмененных мышечных и железистых клеток, размещенные вдоль тела. Эти рыбы так и называются электрическими. Существуют электрические скаты, угри и сомы. Среди них наиболее известными являются электрические скаты. Они живут в тропических водах, длина их достигает порой 1,8 метра, а вес - 90 килограммов. Скаты способны вырабатывать импульсы электрического тока длительностью до 5 секунд, напряжением до 500 вольт и силой тока до 0,7 ампера. Такой ток способен убить корову или лошадь. Электрические угри живут в пресной воде реки Амазонки, вырастают в длину до 2 метров, весом до 20 килограммов. А вот электрических сомов можно держать в аквариуме. Родина этих небольших, 20 - 60 сантиметров, рыб - река Нил.

Ранее уже было сказано, что живая клетка тоже является источником электрического тока очень маленькой мощности. Однако, надо добавить, что не вся клетка целиком является таким источником. В живой клетке ток вырабатывают как бы маленькие электростанции - митохондрии, маленькие тельца, которые содержатся в цитоплазме клетки. Они расщепляют определённые химические соединения, и за счет этого является источником энергии для жизнедеятельности клетки.

В небольшой статье нет возможности подробно осветить такую многогранную тему, как источники электрического тока. Тем более, что постоянное развитие науки и технологии, физики, биофизики и биологии создает все новые способы получения электрического тока, а также открывает новые тайны электрического тока в живой материи.

Аксессуары
Квадроциклы