Джерела струму 1
Джерела струму бувають різні, але у всякому з них відбувається робота з розділення позитивно і негативно заряджених частинок. Розділені частинки накопичуються на полюсах джерела струму, - так називають місця, до яких за допомогою клем або затискачів підключають провідники. Один полюс джерела струму заряджається позитивно, інший - негативно.
Між полюсами джерела утворюється електричне поле. Якщо з'єднати полюси провідником, то електричне поле виникне і в провіднику. Під дією цього поля вільні заряджені частинки в провіднику будуть рухатися, виникне електричний струм.
У джерелах струму в процесі роботи з розділення заряджених частинок відбувається перетворення механічної, хімічної, внутрішньої або який-небудь інший енергії в електричну.
В електричній машині, наприклад (рис. 225), в електричну енергію перетворюється механічна енергія. На малюнку 226 зображено термоелемент, що складається з спаяний двох дротів з різних металів. При нагріванні місця спаю в провідниках, з'єднаних з термоелементом, виникає електричний струм. У термоелементі внутрішня енергія нагрівача перетворюється в електричну енергію. При висвітленні деяких речовин, наприклад, селену, оксиду міді (I), кремнію, світлова енергія безпосередньо перетворюється в електричну енергію, - це явище фотоефекту. На ньому заснований пристрій і дію фотоелементів (рис. 227).
Термоелементи і фотоелементи вивчають в курсі фізики старшої школи. Ми розглянемо більш докладно пристрій і роботу гальванічних елементів і акумуляторів, які будемо використовувати в дослідах з електрики.
В гальванічному елементі відбувається перетворення хімічної енергії в електричну.
Найпростіший гальванічний елемент Вольта складається з цинкової і мідної пластин, опущених в водний розчин сірчаної кислоти (рис. 228). При взаємодії цинку з кислотою всередині елемента відбувається поділ часток, що мають електричний заряд. При цьому цинкова пластина стає негативно зарядженою, а мідна - позитивно зарядженої. Між зарядженими пластинами, які називають електродами, виникає електричне поле.
Якщо з'єднати мідну і цинкову пластини елемента провідником, то по всій довжині провідника почнуть переміщатися електрони, в ланцюзі виникне електричний струм. На малюнку 228 полюси елемента з'єднані через електричну лампу.
Широке практичне застосування має сухий гальванічний елемент (рис. 229). Цей елемент складається з цинкового судини Ц (рис. 230), в який вставлений вугільний стрижень У. Стрижень поміщений в полотняний мішечок П, наповнений сумішшю оксиду марганцю (IV) з вугіллям. Замість рідини в елементі використовують густий клейстер К, приготовлений з борошна на розчині нашатирю. Цинковий судину з вмістом поміщений в картонну коробку і, залитий зверху шаром смоли С, в якому зроблено невеликий отвір для виходу утворюються при роботі газів. Затиск на вугільному стрижні є позитивним полюсом елемента, а цинковий судину - негативним полюсом.
З декількох таких елементів можна скласти батарею. На малюнку 231 зображено батарея для кишенькового ліхтаря. У цій батареї вугільний стрижень першого елемента з'єднаний з цинковим стаканчиком другого, а вугільний стержень другого - зі стаканчиком третього елемента. Від цинкового стаканчика першого елемента і вугільного стержня третього виведені дві бляшані пластинки, які є полюси: перша - негативним, друга - позитивним.
Найпростіший акумулятор складається з двох свинцевих пластин, поміщених в розчин сірчаної кислоти.
Щоб акумулятор став джерелом струму, його треба «зарядити». Для зарядки через акумулятор пропускають струм від якого-небудь джерела. Коли акумулятор зарядиться, його можна використовувати як самостійний джерело струму. Полюси акумуляторів позначені знаками «+» і «-». При зарядці позитивний полюс акумулятора з'єднують з позитивним полюсом джерела струму, негативний - з негативним полюсом.
В акумуляторі під час зарядки електричний струм здійснює роботу, в результаті якої збільшується хімічна енергія акумулятора. При розрядці ж акумулятора хімічна енергія перетворюється в інші види енергій в процесі роботи, яку здійснює струм.
Крім свинцевих, або кислотних, акумуляторів, широко застосовують железонікелевие, або лужні, акумулятори. На малюнку 232 зображено батарея кислотних, а на малюнку 233 - батарея лужних акумуляторів.
Акумулятори мають широке і різноманітне застосування. Вони служать для освітлення залізничних вагонів, автомобілів, для запуску автомобільного двигуна (стартера). Батареї акумуляторів живлять електроенергією підводний човен під водою. Радіопередавачі і наукова апаратура на штучних супутниках Землі також отримують електроживлення від акумуляторів, встановлених на супутнику.
На електростанціях електричний струм отримують за допомогою генераторів.
Питання. 1. Яка роль джерела струму? 2. Що таке полюси джерела струму? 3. Які перетворення енергії відбуваються всередині джерела струму? 4. Які перетворення енергії відбуваються при роботі електричної машини? термоелемента? фотоелемента? 5. Як влаштований елемент Вольта? 6. Які перетворення енергії відбуваються в елементі Вольта? 7. Який електрод в елементі Вольта є позитивним, який - негативним? 8. Які енергетичні процеси відбуваються при зарядці і розрядці акумулятора? 9. З якими полюсами джерела тони з'єднують полюси акумулятора при його зарядці? 10. Де на практиці застосовують акумулятори?
Приготуйте доповіді на теми:
- Відкриття Гальвані.
- Дослідження Вольта.
- Вольтів стовп.