Du cours de physique, tout le monde sait que le courant électrique signifie un mouvement ordonné dirigé de particules portant une charge. Pour l'obtenir, un champ électrique se forme dans le conducteur. La même chose est nécessaire pour que le courant électrique continue d'exister pendant longtemps.
Les sources de courant électrique peuvent être:
- statique
- chimique;
- mécanique;
- semi-conducteur.
Dans chacun d'eux, un travail est effectué où des particules chargées différemment sont séparées, c'est-à-dire qu'un champ électrique de la source de courant est créé. Séparés, ils s'accumulent aux pôles, aux endroits où les conducteurs sont connectés. Lorsque les pôles sont connectés par un conducteur, les particules chargées commencent à se déplacer et un courant électrique se forme.
Sources de courant électrique: l'invention de la machine électrique
Jusqu'au milieu du XVIIe siècle, il a fallu beaucoup d'efforts pour obtenir un courant électrique. Dans le même temps, le nombre de scientifiques traitant de cette question augmente. Et c'est ici qu'Otto von Guericke a inventé la première voiture électrique au monde. Dans l'une des expériences avec le soufre, il a fondu à l'intérieur d'une boule de verre creuse, durci et brisé le verre. Guericke a renforcé le ballon pour qu'il puisse être tordu. Il le fit tourner et pressa un morceau de cuir, il reçut une étincelle. Cette friction a nettement facilité la production d'électricité à court terme. Mais des problèmes plus difficiles n'ont été résolus qu'avec le développement de la science.
Le problème était que les accusations de Guericke avaient rapidement disparu. Pour augmenter la durée de la charge, les corps ont été placés dans des récipients fermés (bouteilles en verre) et l'eau avec un clou a agi comme un matériau électrifié. L'expérience a été optimisée lorsque le flacon a été enduit des deux côtés d'un matériau conducteur (feuilles d'aluminium, par exemple). En conséquence, ils ont réalisé qu'il était possible de se passer d'eau.
Cuisses de grenouilles comme source de courant
Une autre façon de produire de l'électricité a été découverte pour la première fois par Luigi Galvani. En tant que biologiste, il a travaillé dans un laboratoire où il a expérimenté l'électricité. Il a vu comment le pied d'une grenouille morte s'est contracté quand il a été excité par une étincelle d'une voiture. Mais une fois le même effet obtenu par accident lorsque le scientifique l'a touché avec un scalpel en acier.
Il a commencé à chercher les raisons d'où venait le courant électrique. Les sources de courant électrique, selon sa conclusion finale, se trouvaient dans les tissus de la grenouille.
Un autre Italien, Alessandro Volto, a prouvé l'échec du caractère "grenouille" de l'occurrence du courant. Il a été noté que le courant le plus important se produisait lorsque du cuivre et du zinc étaient ajoutés à la solution d'acide sulfurique. Cette combinaison est appelée élément galvanique ou chimique.
Mais l'utilisation d'un tel outil pour obtenir des CEM serait trop coûteuse. Par conséquent, les scientifiques ont travaillé sur une autre méthode mécanique de production d'énergie électrique.
Comment est organisé un générateur régulier?
Au début du XIXe siècle, G.Kh. Oersted a découvert que lorsqu'un courant traversait un conducteur, un champ d'origine magnétique apparaissait. Un peu plus tard, Faraday a découvert qu'en traversant les lignes de force de ce champ, un CEM est induit dans le conducteur, ce qui provoque un courant. Les champs électromagnétiques varient en fonction de la vitesse de déplacement et des conducteurs eux-mêmes, ainsi que de l'intensité du champ. En traversant cent millions de lignes électriques par seconde, la FEM induite est devenue égale à un Volt. Il est clair que la conduite manuelle dans un champ magnétique n'est pas en mesure de donner un courant électrique important. Les sources de courant électrique de ce type se sont révélées beaucoup plus efficaces en enroulant des fils sur une grande bobine ou en le produisant sous la forme d'un tambour. Une bobine était montée sur l'arbre entre l'aimant et l'eau ou la vapeur en rotation. Une telle source de courant mécanique est inhérente aux générateurs classiques.
Great Tesla
Un brillant scientifique de Serbie Nikola Tesla, ayant consacré sa vie à l'électricité, a fait de nombreuses découvertes que nous utilisons aujourd'hui. Machines électriques polyphasées, moteurs électriques asynchrones, transfert d'énergie par courant alternatif polyphasé - ce n'est pas toute la liste des inventions du grand scientifique.
Beaucoup sont sûrs que le phénomène en Sibérie, appelé la météorite Tunguska, a été causé précisément par Tesla. Mais, probablement, l'une des inventions les plus mystérieuses est un transformateur capable de recevoir une tension allant jusqu'à quinze millions de volts. L'insolite est à la fois sa structure et ses calculs qui ne se prêtent pas aux lois connues. Mais à cette époque, ils ont commencé à développer une technique de vide dans laquelle il n'y avait aucune ambiguïté. Par conséquent, l'invention du scientifique a été oubliée pendant un certain temps.
Mais aujourd'hui, avec l'avènement de la physique théorique, l'intérêt pour son travail a renouvelé son intérêt. L'air était reconnu comme un gaz, auquel toutes les lois de la mécanique du gaz s'appliquent. C'est à partir de là que la grande Tesla a récupéré de l'énergie. Il convient de noter que la théorie de l'éther était très courante dans le passé chez de nombreux scientifiques. Ce n'est qu'avec l'avènement du SRT - la théorie spéciale de la relativité d'Einstein, dans laquelle il a réfuté l'existence de l'éther - qu'ils ont été oubliés, bien que la théorie générale formulée plus tard ne l'ait pas contesté en tant que tel.
Mais pour l'instant, nous allons nous attarder plus en détail sur le courant électrique et les appareils qui sont omniprésents aujourd'hui.
Développement de dispositifs techniques - sources actuelles
De tels dispositifs sont utilisés pour convertir diverses énergies en énergie électrique. Bien que les méthodes physiques et chimiques de production d'énergie électrique aient été découvertes il y a longtemps, elles ne sont devenues omniprésentes que dans la seconde moitié du XXe siècle, lorsque la radioélectronique a commencé à se développer rapidement. Les cinq couples galvaniques initiaux se sont reconstitués avec 25 autres types. Et théoriquement, les paires galvaniques peuvent être de plusieurs milliers, car l'énergie libre peut être réalisée sur n'importe quel agent oxydant et réducteur.
Sources de courant physiques
Les sources physiques de courant ont commencé à se développer un peu plus tard. La technologie moderne imposait des exigences de plus en plus strictes, et les générateurs thermo et thermioniques industriels ont réussi à faire face aux tâches croissantes. Les sources de courant physiques sont des appareils où l'énergie thermique, électromagnétique, mécanique et énergétique du rayonnement et de la dégradation nucléaire sont converties en énergie électrique. En plus de ce qui précède, ils comprennent également des machines électriques, des générateurs MHD, ainsi que des employés pour la conversion du rayonnement solaire et de la désintégration atomique.
Pour que le courant électrique dans le conducteur ne disparaisse pas, une source externe est nécessaire pour maintenir la différence de potentiel aux extrémités du conducteur. Pour cela, des sources d'énergie sont utilisées qui ont une certaine force électromotrice pour créer et maintenir une différence de potentiel. L'EMF d'une source de courant électrique est mesurée par le travail effectué lors du transfert d'une charge positive sur l'ensemble du circuit fermé.
La résistance à l'intérieur de la source de courant la caractérise quantitativement, déterminant la quantité de perte d'énergie lors du passage à travers la source.
La puissance et l'efficacité sont égales au rapport de la tension dans le circuit électrique externe à l'EMF.
Sources de courant chimique
La source de courant chimique dans le circuit électrique de l'EMF est un appareil où l'énergie des réactions chimiques est convertie en énergie électrique.
Il est basé sur deux électrodes: un agent réducteur chargé négativement et un agent oxydant chargé positivement, qui sont en contact avec l'électrolyte. Entre les électrodes, il y a une différence de potentiel, EMF.
Dans les appareils modernes sont souvent utilisés:
- comme agent réducteur, le plomb, le cadmium, le zinc et autres;
- agent oxydant - hydroxyde de nickel, oxyde de plomb, manganèse et autres;
- électrolyte - solutions d'acides, d'alcalis ou de sels.
Les éléments secs en zinc et en manganèse sont largement utilisés. Prenez un récipient en zinc (avec une électrode négative). Une électrode positive est placée à l'intérieur avec un mélange de dioxyde de manganèse et de poudre de carbone ou de graphite, ce qui réduit la résistance. L'électrolyte est une pâte d'ammoniac, d'amidon et d'autres composants.
Une batterie au plomb acide est le plus souvent une source de courant chimique secondaire dans un circuit électrique, qui a une puissance élevée, un fonctionnement stable et un faible coût. Les piles de ce type sont utilisées dans divers domaines. Ils sont souvent préférés pour les batteries de démarrage, qui sont particulièrement utiles pour les voitures où ils sont généralement monopolistes.
Une autre batterie courante se compose de fer (anode), d'hydrate d'oxyde de nickel (cathode) et d'électrolyte - une solution aqueuse de potassium ou de sodium. Le matériau actif est placé dans des tubes en acier nickelé.
L'utilisation de cette espèce a diminué après un incendie survenu à l'usine d'Edison en 1914. Cependant, si l'on compare les caractéristiques des premier et deuxième types de batteries, il s'avère que le fonctionnement du fer-nickel peut être plusieurs fois plus long que celui du plomb-acide.
Générateurs AC et DC
Les générateurs sont des appareils conçus pour convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.
Le générateur CC le plus simple peut être représenté sous la forme d'un cadre conducteur, qui a été placé entre les pôles magnétiques, et les extrémités ont été connectées à des demi-anneaux isolés (collecteur). Pour que l'appareil fonctionne, il est nécessaire d'assurer la rotation du cadre avec le collecteur. Ensuite, un courant électrique y sera induit, changeant de direction sous l'influence des lignes de force magnétiques. Dans le circuit extérieur, il ira dans une seule direction. Il s'avère que le collecteur rectifiera le courant alternatif généré par le châssis. Pour obtenir un courant continu, le collecteur est composé de trente-six plaques ou plus, et le conducteur se compose de nombreux cadres sous la forme d'un enroulement d'induit.
Considérez quel est le but de la source de courant dans le circuit électrique. Nous découvrons quelles autres sources de courant existent.
Circuit électrique: courant électrique, intensité du courant, source de courant
Un circuit électrique se compose d'une source de courant qui, avec d'autres objets, crée un chemin pour le courant. Et les concepts d'EMF, de courant et de tension révèlent les processus électromagnétiques qui se déroulent en même temps.
Le circuit électrique le plus simple comprend une source de courant (batterie, cellule galvanique, générateur, etc.), des consommateurs d'énergie (radiateurs électriques, moteurs électriques, etc.), ainsi que des fils reliant les bornes de la source de tension et le consommateur.
Le circuit électrique comporte des parties internes (source d'électricité) et externes (fils, interrupteurs et disjoncteurs, instruments de mesure).
Il ne fonctionnera et n'aura une valeur positive que si un circuit fermé est prévu. Toute rupture entraîne l'arrêt du courant.
Un circuit électrique se compose d'une source de courant sous la forme de cellules galvaniques, d'électroaccumulateurs, de générateurs électromécaniques et thermoélectriques, de cellules solaires, etc.
Les récepteurs électriques sont des moteurs électriques qui convertissent l'énergie en appareils mécaniques, d'éclairage et de chauffage, en installations d'électrolyse, etc.
Les équipements auxiliaires sont des dispositifs qui servent à allumer et éteindre, des instruments de mesure et des mécanismes de protection.
Tous les composants sont divisés en:
- actif (lorsque le circuit électrique se compose d'une source de courant EMF, de moteurs électriques, de batteries, etc.);
- passif (qui comprend les récepteurs électriques et le câblage de connexion).
La chaîne peut également être:
- linéaire, où la résistance d'un élément est toujours caractérisée par une ligne droite;
- non linéaire, où la résistance dépend de la tension ou du courant.
Voici le circuit le plus simple, où une source de courant, une clé, une lampe électrique, un rhéostat sont inclus dans le circuit.
Malgré l'utilisation largement répandue de ces dispositifs techniques, en particulier récemment, les gens se posent de plus en plus de questions sur l'installation de sources d'énergie alternatives.
