Πηγές ηλεκτρικού ρεύματος
Ηλεκτρικό ρεύμα—Πώς να το δημιουργήσετε και να το διατηρήσετε
Η ομαλή κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Για να πάρετε ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα καλώδιο, πρέπει να δημιουργήσετε ένα ηλεκτρικό πεδίο σε αυτό. Εάν ένα φορτισμένο σώμα συνδέεται με ένα καλώδιο στο έδαφος, τότε εμφανίζεται ένα βραχυπρόθεσμο ηλεκτρικό ρεύμα στο καλώδιο. Για να αποκτήσετε και να διατηρήσετε ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ένα καλώδιο, χρησιμοποιήστε πηγές ηλεκτρικού ρεύματος.
Σε οποιαδήποτε πηγή ρεύματος, γίνεται εργασία για τον διαχωρισμό θετικά και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων. Τα διαχωρισμένα σωματίδια συσσωρεύονται στους πόλους της πηγής. Ένα ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται μεταξύ των πόλων. Εάν τα συνδέσετε με ένα καλώδιο, τότε το πεδίο εμφανίζεται στο καλώδιο.
Σε μια ηλεκτρική μηχανή ο διαχωρισμός των φορτίων γίνεται με τη βοήθεια μηχανικής ενέργειας. Ταυτόχρονα γίνεται ηλεκτρικό. Σε ένα θερμοστοιχείο, η εσωτερική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι πυρηνικές μπαταρίες μετατρέπουν την ατομική ενέργεια σε ηλεκτρική.
Το φωτοκύτταρο μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική. Τα ηλιακά κύτταρα αποτελούνται από φωτοκύτταρα.Χρησιμοποιούνται εκεί όπου η φωτεινή ενέργεια είναι πιο άμεσα διαθέσιμη.
Η ενέργεια των ποταμών, του άνθρακα, του πετρελαίου και των ατόμων μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Οι πιο κοινές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος είναι οι γαλβανικές κυψέλες και οι μπαταρίες.
Γαλβανικά κύτταρα
Ένα γαλβανικό στοιχείο είναι μια πηγή ρεύματος στην οποία η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.
Έτσι λειτουργεί το απλούστερο γαλβανικό στοιχείο.
Το πρώτο ηλεκτροχημικό στοιχείο εφευρέθηκε από τον Volt το 1799. Από μεμονωμένα στοιχεία κατασκεύασε μια μπαταρία την οποία ονόμασε «πόλος βολτ». Σε ένα γαλβανικό στοιχείο, τα ηλεκτρόδια πρέπει απαραίτητα να αλληλεπιδρούν με το διάλυμα με διαφορετικούς τρόπους, γι' αυτό και τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά.
Η πλάκα ψευδαργύρου στην κυψέλη Volta είναι αρνητικά φορτισμένη και η πλάκα χαλκού είναι θετικά φορτισμένη.
Και έτσι λειτουργεί ένα ξηρό γαλβανικό στοιχείο. Αντί για υγρό, χρησιμοποιεί μια παχιά πάστα:
Μια μπαταρία μπορεί να αποτελείται από πολλά στοιχεία:
Οι λαμπτήρες σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες, καθώς και διάφορες άλλες φορητές ηλεκτρικές συσκευές και παιδικά παιχνίδια, τροφοδοτούνται από γαλβανικές κυψέλες. Όταν τα ηλεκτρόδια στο γαλβανικό στοιχείο εξαντληθούν, το στοιχείο αντικαθίσταται με ένα νέο.
Μπαταρίες
Οι μπαταρίες είναι χημικές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος στις οποίες δεν καταναλώνονται τα ηλεκτρόδια. Η απλούστερη μπαταρία αποτελείται από δύο πλάκες μολύβδου βυθισμένες σε διάλυμα θειικού οξέος.
Μια τέτοια μπαταρία εξακολουθεί να μην παρέχει ρεύμα. Πρέπει να φορτιστεί πριν από τη χρήση. Για να το κάνετε αυτό, συνδέστε τους πόλους της μπαταρίας στους ίδιους πόλους κάθε πηγής ρεύματος.
Το ρεύμα που διαρρέει την μπαταρία κατά τη φόρτιση αλλάζει τη χημική σύσταση των πλακών της. Η χημική ενέργεια της μπαταρίας αυξάνεται.
Όταν μια μπαταρία αποφορτίζεται, μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Μια αποφορτισμένη μπαταρία μπορεί να επαναφορτιστεί.
Οι μπαταρίες συλλέγονται από ξεχωριστές μπαταρίες.
Εκτός από τις μπαταρίες οξέος (μόλυβδου), χρησιμοποιούνται αλκαλικές μπαταρίες (σιδήρου-νικελίου).
Μπαταρία σιδήρου νικελίου:
Οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σήμερα. Οι μπαταρίες αργύρου-ψευδάργυρου χρησιμοποιούνται στην αεροπορία και το διάστημα Νέοι τύποι μπαταριών: ιόντων λιθίου, πολυμερές λιθίου χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα, tablet και άλλο σύγχρονο φορητό εξοπλισμό.
Οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου η πηγή ηλεκτρικού ρεύματος είναι πιο κερδοφόρο να επαναφορτιστεί παρά να αντικατασταθεί με μια νέα. Σε ένα αυτοκίνητο, η μπαταρία χρησιμοποιείται για την εκκίνηση του κινητήρα και τη λειτουργία διαφόρων συσκευών. Στο διάστημα, η μπαταρία φορτίζεται από ηλιακούς συλλέκτες. Όταν αποφορτιστεί, τροφοδοτεί ραδιοπομπούς και εξοπλισμό.
Δείτε επίσης: Μπαταρίες. Παραδείγματα υπολογισμού