Des del curs de la física, tothom sap que el corrent elèctric significa un moviment ordenat de partícules amb càrrega. Per obtenir-lo, es forma un camp elèctric al conductor. El mateix és necessari perquè el corrent elèctric continuï existint durant molt de temps.
Les fonts de corrent elèctric poden ser:
- estàtic
- químic;
- mecànic;
- semiconductor.
En cadascun d’ells es treballa on es separen partícules carregades diferentment, és a dir, es crea un camp elèctric de la font de corrent. Separats, s’acumulen als pols, als llocs on estan connectats els conductors. Quan els pols estan connectats per un conductor, les partícules amb càrrega comencen a moure's i es forma un corrent elèctric.
Fonts de corrent elèctric: la invenció de la màquina elèctrica
Fins a mitjan segle XVII es va esforçar molt per aconseguir un corrent elèctric. Al mateix temps, el nombre de científics que tractaven aquest tema era creixent. I aquí Otto von Guericke va inventar el primer cotxe elèctric del món. En un dels experiments amb sofre, es va fondre dins d’una bola de vidre buida, es va endurir i es va trencar el vidre. Guericke va reforçar la pilota perquè es pogués torçar. Rotant-lo i prement un tros de cuir, va rebre una espurna. Aquesta fricció va facilitar notablement la generació d’electricitat a curt termini. Però els problemes més difícils es van resoldre només amb el nou desenvolupament de la ciència.
El problema era que les càrregues de Guericke van desaparèixer ràpidament. Per augmentar la durada de la càrrega, els cossos es van col·locar en vasos tancats (ampolles de vidre) i l’aigua amb un clau va actuar com a material electrificat. L'experiment es va optimitzar quan el flascó es va recobrir per ambdues cares amb un material conductor (fulls de paper, per exemple). Com a resultat, es van adonar que era possible fer-se sense aigua.
Potes de granota com a font actual
Una altra manera de generar electricitat va ser descoberta per Luigi Galvani. Com a biòleg, va treballar en un laboratori on va experimentar amb l’electricitat. Va veure com es contraia un peu de granota morta quan l'emocionava una espurna d'un cotxe. Però un cop es va assolir el mateix efecte per accident quan el científic el va tocar amb un bisturí d’acer.
Va començar a buscar els motius d’on venia el corrent elèctric. Les fonts de corrent elèctric, segons la seva conclusió final, es trobaven als teixits de la granota.
Un altre italià, Alessandro Volto, va demostrar el fracàs de la naturalesa "granota" de l'aparició del corrent. Es va notar que el corrent més gran es va produir quan es va afegir coure i zinc a la solució d’àcid sulfúric. Aquesta combinació s’anomena element galvànic o químic.
Però l'ús d'una eina per obtenir FEM seria massa costós. Per tant, els científics van treballar en un altre mètode, mecànic, per produir energia elèctrica.
Com s’ordena un generador regular?
A principis del segle XIX G.Kh. Oersted va descobrir que quan un corrent passava per un conductor, va sorgir un camp d'origen magnètic. Una mica més tard, Faraday va descobrir que en creuar les línies de força d’aquest camp, s’evita un EMF al conductor, cosa que causa un corrent. L'EMF varia en funció de la velocitat de moviment i dels propis conductors, així com de la força del camp. En creuar cent milions de línies elèctriques per segon, l’EMF induït va arribar a ser igual a un Volt. És clar que la conducta manual en un camp magnètic no és capaç de donar un gran corrent elèctric. Fonts de corrent elèctric d’aquest tipus s’han mostrat de manera molt més eficient mitjançant l’enrotllament de cables a una gran bobina o produint-la en forma de tambor. Es va muntar una bobina a l’eix entre l’imant i l’aigua o vapor giratori. Una font de corrent mecànica és inherent als generadors convencionals.
Gran Tesla
Un brillant científic de Sèrbia Nikola Tesla, que ha dedicat la seva vida a l'electricitat, va fer molts descobriments que fem servir avui. Màquines elèctriques multifase, motors elèctrics asíncrons, transferència d’energia a través de corrent altern multifase - aquesta no és tota la llista d’invencions del gran científic.
Molts estan segurs que el fenomen a Sibèria, anomenat meteorit Tunguska, va ser causat precisament per Tesla. Però, probablement, un dels invents més misteriosos és un transformador capaç de rebre tensió fins a quinze milions de volts. La seva estructura i càlculs no són inusuals tant per a lleis conegudes. Però en aquells dies van començar a desenvolupar una tècnica de buit en la qual no hi havia ambigüitats. Per tant, la invenció del científic va ser oblidada durant un temps.
Però avui, amb l’arribada de la física teòrica, l’interès per la seva obra ha renovat l’interès. L’aire es reconeixia com un gas, al qual s’apliquen totes les lleis de la mecànica del gas. A partir d’aquí, el gran Tesla va acumular energia. Val la pena assenyalar que la teoria de l’èter era molt freqüent en el passat entre molts científics. Va ser només amb l’arribada de SRT (la teoria especial de la relativitat d’Einstein, en la qual va refutar l’existència de l’èter) que es van oblidar, tot i que la teoria general formulada després no el va disputar com a tal.
Però, per ara, aprofundim en el corrent elèctric i els dispositius omnipresents en l'actualitat.
Desenvolupament d'aparells tècnics: fonts actuals
Aquests dispositius s’utilitzen per convertir diverses energies en energia elèctrica. Tot i que els mètodes físics i químics de generar energia elèctrica es van descobrir fa molt de temps, es van convertir en omnipresents només a la segona meitat del segle XX, quan la ràdio electrònica va començar a desenvolupar-se ràpidament. Les cinc primeres parelles galvàniques es van reposar amb altres 25 tipus. I teòricament parells galvànics poden ser diversos milers, ja que l’energia lliure es pot realitzar en qualsevol agent oxidant i reductor.
Fonts de corrent físic
Les fonts de corrents físiques van començar a desenvolupar-se una mica més tard. La tecnologia moderna feia requisits cada cop més estrictes, i els generadors termo i termònics industrials podrien fer front a les tasques en creixement. Les fonts de corrent físic són dispositius on l’energia tèrmica, electromagnètica, mecànica i d’energia de la radiació i la desintegració nuclear es converteixen en energia elèctrica. A més de les anteriors, també inclouen generadors de MHD de màquines elèctriques, així com empleats per a la conversió de la radiació solar i la descomposició atòmica.
Per tal que el corrent elèctric del conductor no desapareixi, cal una font externa per mantenir la diferència de potencial als extrems del conductor. Per a això s’utilitzen fonts d’energia que tenen una certa força electromotriu per crear i mantenir una diferència de potencial. L’EMF d’una font de corrent elèctric es mesura pel treball realitzat durant la transferència d’una càrrega positiva a tot el circuit tancat.
La resistència dins de la font actual la caracteritza quantitativament, determinant la quantitat de pèrdua d’energia en passar per la font.
Potència i eficiència són iguals a la relació de tensió del circuit elèctric extern a l’EMF.
Fonts de corrent químic
La font de corrent químic al circuit elèctric de l’EMF és un dispositiu on l’energia de les reaccions químiques es converteix en energia elèctrica.
Es basa en dos elèctrodes: un agent reductor de càrrega negativa i un agent oxidant carregat positivament, que estan en contacte amb l'electròlit. Entre els elèctrodes hi ha una diferència de potencial, EMF.
En els dispositius moderns s'utilitzen sovint:
- com a agent reductor, plom, cadmi, zinc i altres;
- agent oxidant: hidròxid de níquel, òxid de plom, manganès i altres;
- electròlits: solucions d’àcids, àlcalis o sals.
S’utilitzen àmpliament els elements secs de zinc i manganès. Agafeu un recipient de zinc (amb un elèctrode negatiu). Es posa un elèctrode positiu al seu interior amb una barreja de diòxid de manganès amb carboni o pols de grafit, que redueix la resistència. L’electròlit es pega amb amoníac, midó i altres components.
Una bateria de plom àcid és sovint una font de corrent químic secundari en un circuit elèctric, que té una alta potència, un funcionament estable i un baix cost. S’utilitzen piles d’aquest tipus en diverses àrees. Sovint són preferits per a les bateries d’arrencada, que són especialment valuoses per als cotxes on generalment són monopolistes.
Una altra bateria comuna consisteix en ferro (ànode), hidròxid de níquel hidratat (càtode) i electrolit: una solució aquosa de potassi o sodi. El material actiu es col·loca en tubs d’acer nickel.
L’ús d’aquesta espècie ha disminuït després d’un incendi a la planta d’Edison el 1914. Tanmateix, si comparem les característiques del primer i el segon tipus de bateries, resulta que el funcionament del ferro-níquel pot ser diverses vegades més llarg que el plom-àcid.
Generadors de corrent altern i corrent continu
Els generadors són dispositius dissenyats per convertir l’energia mecànica en energia elèctrica.
El generador de DC més senzill es pot representar en forma de bastidor conductor, que es col·locava entre els pols magnètics i els extrems es connectaven a mitges anelles (col·lector) aïllades. Perquè el dispositiu funcioni, cal assegurar la rotació del marc amb el col·lector. Aleshores s’introduirà un corrent elèctric, canviant la seva direcció sota la influència de les línies de força magnètiques. Al circuit extern, anirà en una sola direcció. Resulta que el col·lector rectificarà el corrent altern que genera el fotograma. Per aconseguir corrent directe, el col·lector està format per trenta-sis plaques o més, i el conductor està format per moltes trames en forma d’enrotllament de l’armadura.
Considereu quina és la finalitat de la font de corrent al circuit elèctric. Esbrinem quines altres fonts d’actualitat existeixen.
Circuit elèctric: corrent elèctric, força de corrent, font de corrent
Un circuit elèctric consisteix en una font de corrent que, juntament amb altres objectes, crea un camí per al corrent. I els conceptes de EMF, corrent i tensió revelen els processos electromagnètics que es produeixen al mateix temps.
El circuit elèctric més senzill consisteix en una font de corrent (bateria, cèl·lula galvànica, generador, etc.), consumidors d’energia (escalfadors elèctrics, motors elèctrics, etc.), així com cables que connecten els terminals de la font de tensió i el consumidor.
El circuit elèctric té parts internes (font d’electricitat) i externes (cables, interruptors i interruptors de circuit, instruments de mesura).
Funcionarà i tindrà un valor positiu només si es proporciona un circuit tancat. Qualsevol ruptura fa que el corrent deixi de fluir.
Un circuit elèctric consisteix en una font de corrent en forma de cèl·lules galvàniques, electroacumuladors, generadors electromecànics i termoelèctrics, cèl·lules solars, etc.
Els receptors elèctrics són motors elèctrics que converteixen l’energia en dispositius mecànics, d’il·luminació i calefacció, plantes d’electròlisi, etc.
Els equips auxiliars són dispositius que serveixen per encendre i apagar, instruments de mesura i mecanismes de protecció.
Tots els components es divideixen en:
- actiu (on el circuit elèctric consta d’una font de corrent EMF, motors elèctrics, bateries, etc.);
- passiva (que inclouen receptors elèctrics i cablejat de connexió).
La cadena també pot ser:
- lineal, on la resistència d’un element sempre es caracteritza per una línia recta;
- no lineal, on la resistència depèn de la tensió o el corrent.
Aquí hi ha el circuit més senzill, on s’inclou al circuit una font de corrent, una clau, una làmpada elèctrica, un reostat.
Malgrat l’ús generalitzat i generalitzat d’aquests dispositius tècnics, sobretot recentment, la gent fa cada cop més preguntes sobre la instal·lació d’energies alternatives.
