Elektrik cərəyanı, elektrik cərəyanının mənbələri: tərifi və mahiyyəti

2024 Müəllif: Henry Conors | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-12 03:58

Fizika kursundan hamı bilir ki, elektrik cərəyanı yük daşıyan hissəciklərin istiqamətlənmiş nizamlı hərəkəti deməkdir. Onu əldə etmək üçün keçiricidə elektrik sahəsi əmələ gəlir. Elektrik cərəyanının uzun müddət varlığını davam etdirməsi üçün də eyni şey lazımdır.

Elektrik cərəyanının mənbələri ola bilər:

• statik;
• kimyəvi;
• mexaniki;
• yarımkeçirici.

Onların hər birində müxtəlif yüklü hissəciklərin ayrıldığı iş aparılır, yəni cərəyan mənbəyinin elektrik sahəsi yaranır. Ayrılmış, onlar dirəklərdə, keçiricilərin birləşmə nöqtələrində toplanır. Qütblər keçirici ilə birləşdirildikdə, yüklü hissəciklər hərəkət etməyə başlayır və elektrik cərəyanı əmələ gəlir.

Elektrik cərəyanının mənbələri: elektrik maşınının ixtirası

XVII əsrin ortalarına qədər çox vaxt apardısəylər. Eyni zamanda, bu məsələ ilə məşğul olan alimlərin sayı getdikcə artır. Beləliklə, Otto von Guericke dünyanın ilk elektrik avtomobilini icad etdi. Kükürdlə aparılan təcrübələrin birində içi boş şüşə topun içərisində əridilmiş o, bərkimiş və şüşəni sındırmışdır. Guericke topu bükmək üçün gücləndirdi. Onu fırladıb bir dəri parçasına basaraq qığılcım aldı. Bu sürtünmə elektrik enerjisinin qısamüddətli istehsalını xeyli asanlaşdırdı. Lakin daha çətin problemlər yalnız elmin gələcək inkişafı ilə həll edildi.

Problem Guerike-nin ittihamlarının tez bir zamanda aradan qalxması idi. Yüklənmə müddətini artırmaq üçün cəsədlər qapalı qablara (şüşə butulkalar) yerləşdirilib, elektrikləşdirilmiş material isə mismar ilə su idi. Şüşə hər iki tərəfdən keçirici material (məsələn, folqa vərəqləri) ilə örtüldükdə təcrübə optimallaşdırıldı. Nəticədə onlar anladılar ki, su olmadan da etmək mümkündür.

Qurbağa ayaqları enerji mənbəyi kimi

Elektrik istehsal etməyin başqa bir yolunu ilk dəfə Luici Galvani kəşf etmişdir. Bioloq olaraq o, elektriklə təcrübə apardıqları laboratoriyada işləyirdi. Ölü qurbağanın ayağının maşından çıxan qığılcımla həyəcanlanarkən necə büzüldüyünü gördü. Lakin bir gün eyni effekt təsadüfən bir alim ona polad neştər ilə toxunduqda əldə edildi.

Elektrik cərəyanının nədən gəldiyinin səbəblərini axtarmağa başladı. Onun yekun qənaətinə görə, elektrik cərəyanının mənbələri qurbağanın toxumalarında olub.

Başqa bir italyan Alessandro Volto cərəyanın "qurbağa" təbiətinin uğursuzluğunu sübut etdi. Ən böyük cərəyanın olduğu müşahidə edilmişdirsulfat turşusunun məhluluna mis və sink əlavə edildikdə yaranmışdır. Bu birləşmə qalvanik və ya kimyəvi element adlanır.

Lakin EMF əldə etmək üçün belə bir vasitədən istifadə etmək çox baha başa gələcək. Buna görə də elm adamları elektrik enerjisi istehsal etmək üçün fərqli, mexaniki üsul üzərində işləyirlər.

Adi generator necə işləyir?

XIX əsrin əvvəllərində G. H. Oersted kəşf etdi ki, cərəyan keçiricidən keçəndə maqnit mənşəli sahə yaranır. Bir az sonra Faraday kəşf etdi ki, bu sahənin güc xətləri kəsişdikdə keçiricidə bir EMF yaranır və bu da cərəyana səbəb olur. EMF hərəkət sürətindən və keçiricilərin özündən, həmçinin sahənin gücündən asılı olaraq dəyişir. Saniyədə yüz milyon güc xəttini keçərkən induksiya edilmiş EMF bir Volta bərabər oldu. Aydındır ki, bir maqnit sahəsində əl ilə keçirmə böyük bir elektrik cərəyanı yaratmağa qadir deyil. Bu cür elektrik cərəyanı mənbələri teli böyük bir bobin üzərinə bükərək və ya baraban şəklində istehsal etməklə özünü daha effektiv göstərmişdir. Bobin bir maqnit və fırlanan su və ya buxar arasında bir mil üzərində quraşdırılmışdır. Belə mexaniki cərəyan mənbəyi adi generatorlara xasdır.

Möhtəşəm Tesla

Serbiyalı dahi alim Nikola Tesla həyatını elektrik enerjisinə həsr edərək bu gün də istifadə etdiyimiz bir çox kəşflər etdi. Polifazalı elektrik maşınları, asinxron elektrik mühərrikləri, çoxfazalı alternativ cərəyan vasitəsilə enerji ötürülməsi - bu, bütün siyahı deyil.böyük alimin ixtiraları.

Bir çoxları Sibirdəki Tunquska meteoriti adlanan fenomenin əslində Tesla tərəfindən törədildiyinə inanır. Ancaq bəlkə də ən sirli ixtiralardan biri on beş milyon volta qədər gərginlik qəbul edə bilən transformatordur. Qeyri-adi onun həm cihazı, həm də məlum qanunlara tabe olmayan hesablamalarıdır. Lakin o günlərdə onlar heç bir qeyri-müəyyənlik olmayan vakuum texnologiyasını inkişaf etdirməyə başladılar. Ona görə də alimin ixtirası bir müddət unudulub.

Lakin bu gün nəzəri fizikanın meydana çıxması ilə onun işinə maraq yenidən artır. Efir qaz mexanikasının bütün qanunlarının tətbiq olunduğu bir qaz kimi tanındı. Böyük Tesla enerjini oradan çəkdi. Qeyd etmək lazımdır ki, efir nəzəriyyəsi keçmişdə bir çox elm adamları arasında çox yayılmışdır. Yalnız SRT-nin - Eynşteynin efirin mövcudluğunu təkzib etdiyi xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin meydana çıxması ilə o, unudulmuşdu, baxmayaraq ki, sonradan formalaşdırılan ümumi nəzəriyyə bunu mübahisələndirmədi.

Ancaq hələlik gəlin bu gün hər yerdə mövcud olan elektrik cərəyanı və cihazlar üzərində dayanaq.

Texniki cihazların inkişafı - cari mənbələr

Belə cihazlar müxtəlif enerjini elektrik enerjisinə çevirmək üçün istifadə olunur. Elektrik enerjisi əldə etmək üçün fiziki və kimyəvi üsulların çoxdan kəşf edilməsinə baxmayaraq, onlar yalnız XX əsrin ikinci yarısında, sürətlə inkişaf etməyə başlayanda geniş yayılmışdır.radioelektronika. Orijinal beş qalvanik cüt daha 25 növlə tamamlandı. Və nəzəri olaraq, bir neçə min qalvanik cüt ola bilər, çünki sərbəst enerji istənilən oksidləşdirici və reduksiyaedicidə həyata keçirilə bilər.

Fiziki cərəyan mənbələri

Fiziki cərəyan mənbələri bir az sonra inkişaf etməyə başladı. Müasir texnologiya getdikcə daha sərt tələblər qoydu və sənaye istilik və termion generatorları artan vəzifələrin öhdəsindən uğurla gəldi. Fiziki cərəyan mənbələri istilik, elektromaqnit, mexaniki və radiasiya və nüvə parçalanma enerjisinin elektrik enerjisinə çevrildiyi cihazlardır. Yuxarıda göstərilənlərə əlavə olaraq, bunlara elektrik maşını, MHD generatorları, həmçinin günəş radiasiyasını və atom çürüməsini çevirmək üçün istifadə edilənlər də daxildir.

Keçiricidəki elektrik cərəyanının itməməsi üçün keçiricinin uclarında potensial fərqi saxlamaq üçün xarici mənbə lazımdır. Bunun üçün potensial fərq yaratmaq və saxlamaq üçün müəyyən elektromotor qüvvəyə malik enerji mənbələrindən istifadə edilir. Elektrik cərəyanı mənbəyinin EMF qapalı dövrə boyunca müsbət yükün ötürülməsi ilə görülən işlə ölçülür.

Cərəyan mənbəyi daxilindəki müqavimət onu kəmiyyətcə xarakterizə edir, mənbədən keçərkən enerji itkisinin miqdarını təyin edir.

Güc və səmərəlilik xarici elektrik dövrəsindəki gərginliyin EMF-yə nisbətinə bərabərdir.

Kimyəvi mənbələrcari

Elektrik dövrəsində kimyəvi cərəyan mənbəyi EMF kimyəvi reaksiyaların enerjisinin elektrik enerjisinə çevrildiyi cihazdır.

O, iki elektroda əsaslanır: elektrolitlə təmasda olan mənfi yüklü azaldıcı və müsbət yüklü oksidləşdirici agent. Elektrodlar arasında potensial fərq yaranır, EMF.

Müasir cihazlar tez-tez istifadə edir:

• azaldıcı vasitə kimi - qurğuşun, kadmium, sink və başqaları;
• oksidant - nikel hidroksid, qurğuşun oksidi, manqan və başqaları;
• elektrolit - turşuların, qələvilərin və ya duzların məhlulları.

Sink və manqan quru hüceyrələrindən geniş istifadə olunur. Sinkdən hazırlanmış bir qab (mənfi elektroda malik) götürülür. Müqaviməti azaldan karbon və ya qrafit tozu ilə manqan dioksidin qarışığı ilə içəriyə müsbət elektrod qoyulur. Elektrolit ammonyak, nişasta və digər komponentlərdən ibarət pastadır.

Qurğuşun turşusu batareyası çox vaxt yüksək gücə, sabit işləməyə və aşağı qiymətə malik elektrik dövrəsində ikinci dərəcəli kimyəvi cərəyan mənbəyidir. Bu tip batareyalar müxtəlif sahələrdə istifadə olunur. Onlara adətən inhisarda olduqları avtomobillərdə xüsusilə qiymətli olan başlanğıc akkumulyatorlar üçün üstünlük verilir.

Digər ümumi batareya dəmir (anod), nikel oksid hidrat (katod) və elektrolitdən - kalium və ya natriumun sulu məhlulundan ibarətdir. Aktiv material nikellə örtülmüş polad borulara yerləşdirilir.

Bu növün istifadəsi 1914-cü ildə Edison fabrikindəki yanğından sonra azaldı. Lakin birinci və ikinci növ akkumulyatorların xüsusiyyətlərini müqayisə etsək, məlum olur ki, dəmir-nikelin işləmə müddəti qurğuşun turşusundan dəfələrlə uzun ola bilər.

DC və AC generatorları

Generatorlar mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirməyə yönəlmiş cihazlardır.

Ən sadə DC generatoru maqnit qütbləri və ucları izolyasiya edilmiş yarım üzüklərə (kollektor) qoşulmuş dirijorun çərçivəsi kimi təqdim edilə bilər. Cihazın işləməsi üçün kollektorla çərçivənin fırlanmasını təmin etmək lazımdır. Sonra maqnit sahəsinin xətlərinin təsiri altında istiqamətini dəyişən elektrik cərəyanı onda induksiya ediləcək. Xarici zəncirdə tək bir istiqamətə gedəcək. Belə çıxır ki, kollektor çərçivənin yaratdığı alternativ cərəyanı düzəldəcək. Sabit cərəyana nail olmaq üçün kollektor otuz altı və ya daha çox lövhədən hazırlanır və keçirici armatur sarğı şəklində bir çox çərçivədən ibarətdir.

Elektrik dövrəsində cərəyan mənbəyinin məqsədinin nə olduğunu nəzərdən keçirək. Gəlin başqa hansı cari mənbələrin olduğunu öyrənək.

Elektrik dövrəsi: elektrik cərəyanı, cərəyan gücü, cərəyan mənbəyi

Elektrik dövrəsi digər obyektlərlə birlikdə cərəyan üçün yol yaradan cərəyan mənbəyindən ibarətdir. EMF, cərəyan və gərginlik anlayışları isə bu halda baş verən elektromaqnit proseslərini ortaya qoyur.

Ən sadə elektrik dövrəsi cərəyan mənbəyindən (akkumulyator, qalvanik element, generator və s.), enerji istehlakçılarından (elektrik qızdırıcıları, elektrik mühərrikləri və s.), həmçinin gərginliyin terminallarını birləşdirən naqillərdən ibarətdir. mənbə və istehlakçı.

Elektrik dövrəsinin daxili (elektrik mənbəyi) və xarici (naqillər, açarlar və açarlar, ölçmə alətləri) hissələri var.

O, yalnız qapalı dövrə təmin edildikdə işləyəcək və müsbət dəyərə malik olacaq. İstənilən fasilə cərəyan axınının dayanmasına səbəb olur.

Elektrik sxemi qalvanik elementlər, elektrik akkumulyatorları, elektromexaniki və termoelektrik generatorlar, fotoelementlər və s. formasında cərəyan mənbəyindən ibarətdir.

Elektrik mühərrikləri enerjini mexaniki, işıqlandırma və istilik cihazlarına, elektroliz qurğularına və s.-yə çevirən elektrik qəbulediciləri kimi fəaliyyət göstərir.

Köməkçi avadanlıqlar, ölçmə alətləri və qoruyucu mexanizmləri yandırmaq və söndürmək üçün istifadə edilən cihazlardır.

Bütün komponentlər bölünür:

• aktiv (burada elektrik dövrəsi EMF cərəyan mənbəyindən, elektrik mühərriklərindən, batareyalardan və s. ibarətdir);
• passiv (buraya elektrik qəbulediciləri və birləşdirici naqil daxildir).

Zəncir də ola bilər:

• xətti, burada elementin müqaviməti həmişə düz xətt ilə xarakterizə olunur;
• qeyri-xətti, burada müqavimət asılıdırgərginlik və ya cərəyan.

Budur, dövrəyə cərəyan mənbəyi, açar, elektrik lampası, reostat daxil olan ən sadə dövrədir.

Belə texniki cihazların hər yerdə olmasına baxmayaraq, xüsusən də son dövrlərdə insanlar alternativ enerji mənbələrinin quraşdırılması ilə bağlı daha çox suallar verirlər.

Elektrik enerjisi mənbələrinin müxtəlifliyi

Hansı elektrik cərəyanı mənbələri hələ də mövcuddur? Bu, təkcə günəş, külək, yer və gelgit deyil. Onlar artıq rəsmi alternativ elektrik enerjisi mənbələrinə çevriliblər.

Deməliyəm ki, çoxlu alternativ mənbələr var. Onlar ümumi deyil, çünki onlar hələ praktik və rahat deyillər. Amma kim bilir, bəlkə də gələcək onların arxasında olacaq.

Beləliklə, elektrik enerjisi duzlu sudan əldə edilə bilər. Norveç artıq bu texnologiyadan istifadə edərək elektrik stansiyası tikib.

Elektrik stansiyaları bərk oksid elektrolitli yanacaq elementləri ilə də işləyə bilər.

Piezoelektrik generatorların kinetik enerji ilə işlədiyi məlumdur (bu texnologiya ilə ayaq yolları, sürət zərbələri, turniketlər və hətta rəqs meydançaları artıq mövcuddur).

İnsan orqanizmindəki enerjini elektrik enerjisinə çevirmək məqsədi daşıyan nanogeneratorlar da var.

Bəs evləri qızdırmaq üçün istifadə edilən yosunlar, əmələ gələn futbol qılıncları?elektrik enerjisi, qacetləri doldura bilən velosipedlər və hətta enerji mənbəyi kimi istifadə olunan incə kəsilmiş kağız?

Böyük perspektivlər, əlbəttə ki, vulkanik enerjinin inkişafına aiddir.

Bütün bunlar elm adamlarının üzərində işlədiyi günümüzün reallığıdır. Ola bilsin ki, onlardan bəziləri tezliklə evlərdə elektrik enerjisi kimi tamamilə adi hala çevrilsin.

Bəlkə kimsə alim Nikola Teslanın sirlərini açsın və bəşəriyyət efirdən asanlıqla elektrik ala bilsin?