elektrisk strøm i en leder opstår under indflydelse af et elektrisk felt får partiklerne til at løsnes oplades i kørselsretningen.Oprettelse af en partikel strøm - et alvorligt problem.At opbygge en sådan indretning, som vil fastholde den potentielle forskel på feltet for længe i samme tilstand - en opgave, som viste sig magt menneskeheden indtil udgangen af det XVIII århundrede.
første forsøg
første forsøg på at "spare på strømmen" til yderligere blev foretaget sin forskning og brug i Holland.Tyske Ewald Jurgen von Kleist og hollænderen Pieter van Musschenbroek som har ledet deres forskning i byen Leiden, skabte verdens første kondensator, senere kaldet "Leyden krukke".
ophobning af elektrisk ladning er gået under indflydelse af mekanisk friktion.Brug udledning gennem lederen kan være for en kort nok tidsperiode.
sejr menneskelig intelligens på en sådan flygtig substans, såsom elektricitet, viste sig at være revolutionerende.
Desværre aflade (elektrisk strøm genereret af en kondensator) varede så kort, at skabe en DC kunne ikke.Desuden er stress givet ved kondensatoren gradvist reduceret, uden at efterlade mulighed for at modtage kontinuerlig strøm.
Vi måtte finde en anden måde.
første kilde
italienske Galvani eksperimenter til at studere "dyr elektricitet" var en original forsøg på at finde en naturlig kilde til magt i naturen.De forberedte frølår hængende på metal kroge jernstænger, henledte han opmærksomheden på den typiske reaktion nerveenderne.
Men konklusionerne Galvani modbevist anden italiensk - Alessandro Volta.Fascineret af muligheden for at producere elektricitet fra dyret, gennemførte han en række forsøg med frøer.Men konklusionen var den modsatte af hans tidligere hypoteser.
Volta bemærket, at en levende organisme er kun en indikator for den elektriske udladning.Når de aktuelle ben muskler er reduceret, hvilket tyder på den potentielle forskel.Kilden til det elektriske felt viste sig at være kontakten mellem forskellige metaller.Jo længere de er fra hinanden i området grundstoffer, jo større effekt.
plader af forskellige metaller, der er papir imprægneret med elektrolytopløsning, hvilket skaber en lang tid nødvendig spændingsforskel.Og lad det var lav (1,1 V), men en elektrisk strøm kan undersøges i lang tid.Det vigtigste er, at spændingen forblev uændret så længe.
Hvad sker
Hvorfor kilder, kaldet "elektrokemiske celler", kaldte denne effekt?
To metalelektrode placeret i isolatoren, spille forskellige roller.Et leverer elektroner, den anden tager dem.Processen med oxidation-reduktionsreaktion fører til et overskud af elektroner på en elektrode, som kaldes den negative pol, og manglen på et sekund, betegner vi det som en positiv pol af kilden.
I de mest simple galvanisk celle oxidation reaktioner på en elektrode, restaurering - i den anden.Elektronerne kommer til elektroderne fra den ydre del af kæden.Elektrolytten er en leder af ioner inde i strømkilden.Styrken af modstanden ledet af en langvarig proces.
kobber-zink element
Princippet om driften af elektrokemiske celler er interessant at overveje eksempel på en kobber-zink galvanisk celle, virkningen heraf går til energien af zink og kobber sulfat.Denne kilde til kobberplade anbringes i en kobbersulfatopløsning og en zinkelektroden nedsænket i zinksulfatopløsningen.Opløsningen blev separeret porøse foring for at undgå blanding, men altid rørende.
Hvis kredsløbet er lukket, overfladelaget af zink oxideret.Under interaktion med flydende zink atomer, bliver ioner forekommer i opløsningen.På elektroden, er elektroner frigives, hvilket kan deltage i dannelsen af den nuværende.
Kom på kobber elektrode, elektronerne deltager i reaktionerne reduktionsmål.Fra løsningen på overfladelaget ankommer kobberioner i inddrivelse proces, de er konverteret til atomer af kobber deponeret på kobber plade.
sammenfatte hvad der sker: arbejdsprocessen af cellen er ledsaget af overførslen af elektroner til oxidanten af et reduktionsmiddel på den ydre del af kæden.Reaktioner ved de to elektroder.Inde kilde ionstrømmen strømme.
kompleksitet hjælp
I princippet kan en hvilken som helst af de mulige redoxreaktioner anvendes i batterier.Men de stoffer, der er i stand til at arbejde i værdipapirer fra tekniske elementer, ikke så meget.Desuden har mange reaktioner kræver dyre materialer omkostninger.
moderne batterier har en simpel struktur.To elektroder er placeret i en elektrolyt, er beholderen fyldt - et batterihus.Sådanne designelementer forenkle strukturen og reducere prisen på batterier.
Alle elektrokemiske celle er i stand til at producere en konstant strøm.
nuværende modstand tillader ikke alle ionerne samtidig tænde elektroderne, så enheden fungerer i lang tid.Den kemiske reaktion for at danne ioner til sidst ophører, elementet er afladet.
indre modstand af strømkilden er af stor betydning.
lille smule modstand
Brug elektrisk strøm, ingen tvivl om, har bragt videnskabelige og teknologiske fremskridt til et nyt niveau, gav ham et stort løft.Men styrken af modstanden mod strøm kommer i vejen for denne udvikling.
På den ene side, den elektriske strøm har de uvurderlige egenskaber, der bruges i hverdagen og teknologi, på den anden side - der er en betydelig modstand.Fysik som en videnskab om naturen forsøger at finde en balance, for at harmonisere disse omstændigheder.
nuværende modstand skyldes samspillet mellem elektrisk ladede partikler med stof, hvorved de flytte.For at udelukke denne proces under normale temperaturforhold er umuligt.
Resistance
indre modstand af den aktuelle kilde, og modstanden mod den ydre del af kæden har flere forskellig karakter, men lige i disse processer er kommissionen for flytning af afgiften.
selve arbejdet kun afhænger af egenskaberne af kilden og dens indhold: en elektrode og elektrolyt, samt for de eksterne kredsløb dele, hvis modstand afhænger af geometrien og kemiske egenskaber af materialet.For eksempel modstanden af metaltråden øges med dens længde og falder med voksende tværsnitsareal.Når løse problemet med, hvordan man kan reducere modstanden, Fysik anbefaler brug af specialiserede materialer.
nuværende job
I overensstemmelse med lovgivningen i Joule i ledere tildelte mængde varme proportional med modstanden.. Hvis mængden af varme til at udpege Qvnut, Den nuværende styrke I, under hans løbet af t, får vi:
- Qvnut.= I2 · r · t,
hvor r - den indre modstand af strømforsyningen.
i hele kæden, herunder både interne og eksterne dele, skal du vælge den totale mængde varme, formlen har formen:
- Qpolnoe = I2 · r · t + I2 · R · t = I2 · (r + R)· t,
kendt som angivet af modstanden i fysik: det ydre kredsløb (alle elementer undtagen kilden) har en modstand R.
Ohms lov for hele kæden
Vi mener, at det grundlæggende arbejde er gjort ydre kræfter inde i strømforsyningen.Dens værdi er produktet af afgiften bæres af feltet, og elektromotorisk kraft kilde:
- q · E = I2 · (R + R) · t.
indse, at afgiften er lig med produktet af det nuværende på tidspunktet for dens opståen, har vi:
- E = I · (R + R).
I overensstemmelse med årsag og virkning relationer, er Ohms lov givet ved:
- I = E: (R + R).
Strømmen i det lukkede kredsløb EMF er direkte proportional med strømkilden og omvendt proportional med den generelle (samlede) modstand af kredsløbet.
Baseret på dette mønster, er det muligt at bestemme den indre modstand af strømforsyningen.
udledning kapacitet kilde
De vigtigste egenskaber ved kilderne kan tilskrives udledning kapacitet.Den maksimale mængde elektricitet opnået ved drift under visse betingelser, afhængigt om decharge strøm.
Ideelt når vis tilnærmelse, udledning kapacitet kan betragtes som konstant.
For eksempel standardbatteri spændingsforskel på 1,5 V har en udledning kapacitet på 0,5 Ah.Hvis afledningsstrøm på 100 mA, betjenes derefter i 5 timer.
Metoder opladning
batterilevetid fører til deres udledning.Recovery batteriopladning små elementer udføres ved anvendelse af en aktuel værdi af den kraft, ikke overstiger en tiendedel kapacitet kilden.
Følgende opladning metoder:
- brug af konstant strøm til en forudbestemt tid (ca. 16 timer af den nuværende 0,1-kapacitet batteri);
- sænke ladestrømmen til en forudbestemt værdi af den potentielle forskel;
- anvendelse af asymmetriske strømme;
- konsekvent anvendelse af korte impulser af opladning og afladning, hvor den første er større end den anden.
Lab
foreslåede opgave: at bestemme den indre modstand af den aktuelle kilde, og EMF.
for dens gennemførelse skal reserveres af den aktuelle kilde, et amperemeter, voltmeter, et dias rheostat, et centralt sæt af ledere.
bruge Ohms lov for lukket kredsløb vil bestemme den indre modstand af strømforsyningen.For at gøre dette, skal du kende EMF, modstanden værdi rheostat.
beregning modstand formel strøm i den eksterne del af kredsløbet kan bestemmes ud fra Ohms lov for underkredsløb:
- I = U: R,
hvor jeg - strøm i den ydre kreds, måles ved et amperemeter;U - spændingen ved den ydre modstand.
For at forbedre nøjagtigheden af målinger foretages mindst 5 gange.Hvad er det?Målt i forsøget, spænding, modstand, strøm (eller rettere, det nuværende) anvendes på.
at bestemme emf strømkilde, bruge det faktum, at spændingen over terminalerne på den åbne nøgle er næsten lig med EMF.
Sætte en kæde af serieforbundne batterier, rheostat, amperemeter, nøgle.Terminalerne af den aktuelle kilde tilsluttes et voltmeter.Åbning af nøglen, fjerne hans vidnesbyrd.
indre modstand, hvis formel er afledt af Ohms lov for hele kæden, definere matematiske beregninger:
- I = E: (R + R).
- r = E: I - U: I.
målinger viser, at den indre modstand er betydeligt mindre end den ydre.
praktisk funktion af batterier og batteri er meget udbredt.Den ubestridte økologiske sikkerhed af elektriske motorer kan ikke være nogen tvivl om, men at skabe en rummelig batteri, ergonomisk - problemet med moderne fysik.Sin beslutning vil føre til en ny runde af udviklingen af bilindustrien teknologi.
Compact, er lette, høj kapacitet batterier også et presserende behov i mobile elektroniske enheder.Beholdningen af energi, der anvendes i dem er direkte forbundet med driften af enheden.
