Dari jalan fisika, semua orang tahu bahwa arus listrik berarti mengarahkan pergerakan partikel yang membawa muatan. Untuk mendapatkannya, medan listrik terbentuk di konduktor. Hal yang sama diperlukan agar arus listrik tetap ada untuk waktu yang lama.
Sumber arus listrik dapat:
- statis
- bahan kimia;
- mekanis;
- semikonduktor.
Di masing-masing dari mereka, pekerjaan dilakukan di mana partikel bermuatan berbeda dipisahkan, yaitu, medan listrik dari sumber arus dibuat. Terpisah, mereka menumpuk di kutub, di tempat-tempat di mana konduktor terhubung. Ketika kutub dihubungkan oleh konduktor, partikel dengan muatan mulai bergerak, dan arus listrik terbentuk.
Sumber arus listrik: penemuan mesin listrik
Sampai pertengahan abad ketujuh belas, butuh banyak upaya untuk mendapatkan arus listrik. Pada saat yang sama, jumlah ilmuwan yang berurusan dengan masalah ini semakin bertambah. Dan di sini Otto von Guericke menemukan mobil listrik pertama di dunia. Dalam salah satu percobaan dengan belerang, itu, meleleh di dalam bola kaca berlubang, mengeras dan memecahkan kaca. Guericke memperkuat bola sehingga bisa diputar. Memutar dan menekan sepotong kulit, dia menerima percikan api. Gesekan ini sangat memudahkan pembangkitan listrik jangka pendek. Tetapi masalah yang lebih sulit diselesaikan hanya dengan pengembangan sains lebih lanjut.
Masalahnya adalah tuduhan Guericke menghilang dengan cepat. Untuk menambah durasi muatan, jenazah ditempatkan di kapal tertutup (botol kaca), dan air dengan paku bertindak sebagai bahan listrik. Percobaan dioptimalkan ketika botol dilapisi di kedua sisi dengan bahan konduktif (lembaran foil, misalnya). Akibatnya, mereka menyadari bahwa itu mungkin dilakukan tanpa air.
Kaki katak sebagai sumber arus
Cara lain untuk menghasilkan listrik pertama kali ditemukan oleh Luigi Galvani. Sebagai ahli biologi, ia bekerja di laboratorium tempat ia bereksperimen dengan listrik. Dia melihat bagaimana kaki katak mati berkontraksi ketika bersemangat oleh percikan mobil. Tapi begitu efek yang sama dicapai secara tidak sengaja ketika ilmuwan menyentuhnya dengan pisau bedah baja.
Dia mulai mencari alasan dari mana arus listrik itu berasal. Sumber arus listrik, menurut kesimpulan akhirnya, ada di jaringan katak.
Orang Italia lainnya, Alessandro Volto, membuktikan kegagalan dari sifat "katak" terjadinya arus. Tercatat bahwa arus terbesar terjadi ketika tembaga dan seng ditambahkan ke larutan asam sulfat. Kombinasi ini disebut elemen galvanik atau kimia.
Tetapi penggunaan alat semacam itu untuk mendapatkan EMF akan terlalu mahal. Oleh karena itu, para ilmuwan bekerja pada metode mekanis lain untuk menghasilkan energi listrik.
Bagaimana generator teratur diatur?
Pada awal abad kesembilan belas G.Kh. Oersted menemukan bahwa ketika arus melewati konduktor, medan asal magnet muncul. Beberapa saat kemudian, Faraday menemukan bahwa ketika melintasi garis kekuatan medan ini, EMF diinduksi dalam konduktor, yang menyebabkan arus. EMF bervariasi tergantung pada kecepatan gerakan dan konduktor itu sendiri, serta pada kekuatan medan. Ketika melintasi seratus juta saluran listrik per detik, EMF yang diinduksi menjadi sama dengan satu Volt. Jelas bahwa perilaku manual dalam medan magnet tidak mampu memberikan arus listrik yang besar. Sumber arus listrik semacam ini telah menunjukkan diri mereka jauh lebih efisien dengan menggulung kabel ke koil besar atau dengan memproduksinya dalam bentuk drum. Sebuah koil dipasang pada poros antara magnet dan air atau uap yang berputar. Sumber arus mekanis yang demikian melekat pada generator konvensional.
Tesla yang bagus
Seorang ilmuwan brilian dari Serbia Nikola Tesla, setelah mengabdikan hidupnya untuk listrik, membuat banyak penemuan yang kita gunakan saat ini. Mesin listrik multifase, motor listrik asinkron, transfer energi melalui arus bolak-balik multifasa - ini bukan daftar seluruh penemuan ilmuwan besar.
Banyak yang yakin bahwa fenomena di Siberia, yang disebut meteorit Tunguska, sebenarnya disebabkan oleh Tesla. Tapi, mungkin, salah satu penemuan paling misterius adalah trafo yang mampu menerima tegangan hingga lima belas juta volt. Unusual adalah struktur dan perhitungannya yang tidak setuju dengan hukum yang diketahui. Tetapi pada masa itu mereka mulai mengembangkan teknik vakum di mana tidak ada ambiguitas. Karena itu, penemuan ilmuwan itu terlupakan untuk sementara waktu.
Tetapi hari ini, dengan munculnya fisika teoretis, minat pada karyanya telah memperbarui minat. Udara diakui sebagai gas, yang berlaku untuk semua hukum mekanika gas. Dari situlah Tesla yang hebat mengambil energi. Perlu dicatat bahwa teori eter sangat umum di masa lalu di antara banyak ilmuwan. Hanya dengan munculnya SRT - teori relativitas khusus Einstein, di mana ia membantah keberadaan eter - mereka dilupakan, meskipun teori umum yang dirumuskan kemudian tidak membantahnya.
Tetapi untuk sekarang, mari kita membahas lebih rinci tentang arus listrik dan perangkat yang ada di mana-mana saat ini.
Pengembangan perangkat teknis - sumber saat ini
Perangkat semacam itu digunakan untuk mengubah berbagai energi menjadi energi listrik. Terlepas dari kenyataan bahwa metode fisik dan kimia menghasilkan energi listrik telah ditemukan sejak lama, mereka menjadi mana-mana hanya pada paruh kedua abad kedua puluh, ketika elektronik radio mulai berkembang pesat. Lima pasangan galvanik awal diisi ulang dengan 25 jenis lainnya. Dan secara teoritis pasangan galvanik bisa beberapa ribu, karena energi bebas dapat direalisasikan pada zat pengoksidasi dan zat pereduksi.
Sumber arus fisik
Sumber arus fisik mulai berkembang sedikit kemudian. Teknologi modern membuat persyaratan yang semakin ketat, dan generator termo dan termionik industri berhasil mengatasi tugas-tugas yang berkembang. Sumber arus fisik adalah perangkat di mana panas, elektromagnetik, mekanik, dan energi radiasi dan peluruhan nuklir diubah menjadi energi listrik. Selain di atas, mereka juga termasuk mesin listrik, generator MHD, serta karyawan untuk konversi radiasi matahari dan peluruhan atom.
Agar arus listrik di konduktor tidak hilang, sumber eksternal diperlukan untuk mempertahankan perbedaan potensial di ujung konduktor. Untuk ini, sumber energi digunakan yang memiliki gaya gerak listrik untuk menciptakan dan mempertahankan perbedaan potensial. EMF dari sumber arus listrik diukur dengan pekerjaan yang dilakukan selama transfer muatan positif di seluruh rangkaian tertutup.
Resistansi di dalam sumber arus mencirikan secara kuantitatif, menentukan jumlah energi yang hilang saat melewati sumber.
Daya dan efisiensi sama dengan rasio tegangan di sirkuit listrik eksternal dengan EMF.
Sumber arus kimia
Sumber arus kimia dalam sirkuit listrik EMF adalah perangkat di mana energi reaksi kimia diubah menjadi energi listrik.
Ini didasarkan pada dua elektroda: zat pereduksi bermuatan negatif dan zat pengoksidasi bermuatan positif, yang bersentuhan dengan elektrolit. Antara elektroda ada perbedaan potensial, EMF.
Dalam perangkat modern sering digunakan:
- sebagai zat pereduksi, timbal, kadmium, seng dan lainnya;
- zat pengoksidasi - nikel hidroksida, oksida timbal, mangan dan lainnya;
- elektrolit - larutan asam, alkali atau garam.
Elemen kering yang terbuat dari seng dan mangan banyak digunakan. Ambil bejana seng (dengan elektroda negatif). Elektroda positif ditempatkan di dalam dengan campuran mangan dioksida dengan karbon atau bubuk grafit, yang mengurangi resistensi. Elektrolit adalah pasta dari amonia, pati dan komponen lainnya.
Baterai asam timbal paling sering merupakan sumber arus kimia sekunder dalam rangkaian listrik, yang memiliki daya tinggi, operasi yang stabil, dan biaya rendah. Baterai jenis ini digunakan di berbagai daerah. Mereka sering lebih disukai untuk baterai pemula, yang sangat berharga untuk mobil di mana mereka umumnya perusahaan monopoli.
Baterai umum lainnya terdiri dari besi (anoda), nikel oksida hidrat (katoda) dan elektrolit - larutan kalium atau natrium dalam air. Bahan aktif ditempatkan di tabung baja berlapis nikel.
Penggunaan spesies ini telah menurun setelah kebakaran di pabrik Edison pada tahun 1914. Namun, jika kita membandingkan karakteristik baterai jenis pertama dan kedua, ternyata pengoperasian nikel-besi bisa beberapa kali lebih lama daripada timbal-asam.
Generator AC dan DC
Generator adalah perangkat yang dirancang untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Generator DC paling sederhana dapat direpresentasikan dalam bentuk kerangka konduktor, yang ditempatkan di antara kutub magnet, dan ujung-ujungnya dihubungkan ke cincin setengah terisolasi (kolektor). Agar perangkat berfungsi, perlu untuk memastikan rotasi bingkai dengan kolektor. Kemudian arus listrik akan diinduksi di dalamnya, mengubah arahnya di bawah pengaruh garis gaya magnet. Di sirkuit eksternal, ia akan pergi dalam satu arah. Ternyata kolektor akan memperbaiki arus bolak-balik yang dihasilkan oleh bingkai. Untuk mencapai arus searah, pengumpul terbuat dari tigapuluh enam piring atau lebih, dan konduktor terdiri dari banyak bingkai dalam bentuk gulungan dinamo.
Pertimbangkan apa tujuan dari sumber arus dalam rangkaian listrik. Kami mencari tahu sumber-sumber lain apa yang ada saat ini.
Sirkuit listrik: arus listrik, kekuatan arus, sumber arus
Sirkuit listrik terdiri dari sumber arus, yang, bersama-sama dengan benda lain, menciptakan jalur untuk arus. Dan konsep EMF, arus dan tegangan mengungkapkan proses elektromagnetik yang terjadi pada saat yang sama.
Sirkuit listrik yang paling sederhana terdiri dari sumber arus (baterai, sel galvanik, generator, dll.), Konsumen energi (pemanas listrik, motor listrik, dll.), Serta kabel yang menghubungkan terminal sumber tegangan dan konsumen.
Sirkuit listrik memiliki bagian internal (sumber listrik) dan eksternal (kabel, sakelar dan pemutus sirkuit, alat ukur).
Ini akan bekerja dan memiliki nilai positif hanya jika sirkuit tertutup disediakan. Pecahnya apapun menyebabkan arus berhenti mengalir.
Sirkuit listrik terdiri dari sumber arus dalam bentuk sel galvanik, elektroakumulator, generator elektromekanis dan termoelektrik, sel surya, dan sebagainya.
Penerima listrik adalah motor listrik yang mengubah energi menjadi mekanik, penerangan dan perangkat pemanas, pabrik elektrolisis, dan sebagainya.
Peralatan pendukung adalah perangkat yang berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan, alat ukur dan mekanisme perlindungan.
Semua komponen dibagi menjadi:
- aktif (di mana rangkaian listrik terdiri dari sumber arus EMF, motor listrik, baterai, dan sebagainya);
- pasif (yang termasuk penerima listrik dan kabel penghubung).
Rantai itu mungkin juga:
- linier, di mana ketahanan suatu elemen selalu ditandai dengan garis lurus;
- non-linear, di mana resistansi tergantung pada tegangan atau arus.
Berikut adalah rangkaian paling sederhana, di mana sumber arus, kunci, lampu listrik, rheostat termasuk dalam rangkaian.
Terlepas dari meluasnya penggunaan perangkat teknis semacam itu, terutama baru-baru ini, orang semakin banyak bertanya tentang pemasangan sumber energi alternatif.
