en un conductor surge bajo la influencia de un campo eléctrico hace que las partículas que se suelte pagan en el sentido de la marcha.Creación de una corriente de partículas - un problema serio.Para construir un dispositivo de este tipo, que mantendrá la diferencia de potencial del campo durante mucho tiempo en el mismo estado - una tarea que demostró el poder de la humanidad hasta el final del siglo XVIII.
primero intenta
primero intenta "ahorrar electricidad" para continuar su investigación y el uso se hicieron en los Países Bajos.Alemán Ewald Jurgen von Kleist y el holandés Pieter van Musschenbroek que llevó a cabo su investigación en la ciudad de Leiden, crearon primer condensador del mundo, más tarde llamado "botella de Leyden".Acumulación
de carga eléctrica ha pasado bajo la influencia de la fricción mecánica.Utilice descarga a través del conductor puede ser por un corto período suficiente de tiempo.
victoria de la inteligencia humana sobre dicha sustancia efímera, como la electricidad, resultó revolucionario.
Desafortunadamente descarga (corriente eléctrica generada por un condensador) durado tan corto que crear un DC no podía.Además, el estrés propuesta por el condensador se reduce gradualmente, dejando sin oportunidad de recibir corriente continua.
Tuvimos que encontrar otra manera.
primera fuente experimentos
italiano Galvani para estudiar "electricidad animal" fue un intento inicial para encontrar una fuente natural de energía en la naturaleza.Las ranas preparadas piernas colgando de barras de hierro ganchos de metal, que llamaron la atención sobre la reacción típica de las terminaciones nerviosas.
Sin embargo, las conclusiones Galvani refutó otro italiano - Alessandro Volta.Intrigado por la posibilidad de generar electricidad a partir del animal, se llevó a cabo una serie de experimentos con ranas.Pero la conclusión era todo lo contrario de sus hipótesis anteriores.
Volta cuenta de que un organismo vivo es sólo un indicador de la descarga eléctrica.Cuando los músculos de las piernas actuales se reducen, señalando la diferencia de potencial.La fuente del campo eléctrico resultó ser el contacto de metales diferentes.El más separados que están en el rango de los elementos químicos, mayor será el efecto.Placas
de metales diferentes pusieron discos de papel impregnados con la solución electrolítica, la creación de un largo tiempo necesario diferencia de potencial.Y que fue bajo (1,1 V), pero una corriente eléctrica puede ser investigado durante mucho tiempo.Lo principal es que la tensión se mantuvo sin cambios, siempre.
Qué sucede
Por qué fuentes, llamadas "células electroquímicas", llamaron a este efecto?
electrodo Dos de metal colocado en el aislador, jugar diferentes roles.Uno suministra los electrones, el otro los lleva.El proceso de reacción de oxidación-reducción conduce a un exceso de electrones en un electrodo, que se llama el polo negativo, y la falta de un segundo, denotamos como un polo positivo de la fuente.
En las reacciones de oxidación de células galvánicas más simples se produce en un electrodo, la restauración - en el otro.Los electrones llegan a los electrodos desde la parte exterior de la cadena.El electrolito es un conductor de iones dentro de la fuente de corriente.La fuerza de la resistencia dirigido por un proceso largo.
elemento de cobre y zinc
El principio de funcionamiento de las células electroquímicas es interesante considerar el ejemplo de una célula galvánica de cobre y zinc, el efecto de que va a la energía de zinc y sulfato de cobre.Esta fuente de placa de cobre se coloca en una solución de sulfato de cobre y un electrodo de zinc sumergido en la solución de sulfato de zinc.La solución se separó revestimiento poroso para evitar la mezcla, pero siempre tocando.
Si el circuito está cerrado, la capa superficial de zinc se oxida.Durante la interacción con los átomos de zinc líquido, los iones se convierten aparecen en la solución.En el electrodo, los electrones son liberados, que puede tomar parte en la formación de la corriente.
El conseguir en el electrodo de cobre, los electrones que participan en las reacciones de reducción.A partir de la solución a la capa superficial llega iones de cobre en el proceso de recuperación, se convierten en átomos de cobre depositadas sobre la placa de cobre.
resumir lo que está sucediendo: el proceso de trabajo de la célula se acompaña de la transferencia de electrones al oxidante de un agente reductor en la parte exterior de la cadena.Las reacciones se producen en los dos electrodos.Dentro de fuente iónica fluye la corriente.
complejidad de la utilización
En principio, cualquiera de las posibles reacciones redox se puede utilizar en baterías.Pero las sustancias capaces de trabajar en los valores de los elementos técnicos, no tanto.Por otra parte, muchas reacciones requieren costos de materiales caros.Las baterías modernas
tienen una estructura simple.Dos electrodos se colocan en un electrolito, el recipiente está lleno - una carcasa de la batería.Estas características de diseño simplificar la estructura y reducir el precio de las baterías.
Cualquier célula electroquímica es capaz de producir una corriente constante.
resistencia actual no permite todos los iones giran simultáneamente en los electrodos, por lo que la unidad funciona durante mucho tiempo.La reacción química para formar iones finalmente cesan, el elemento se descarga.
resistencia interna de la fuente de alimentación es de gran importancia.
poco de resistencia
Usando la corriente eléctrica, sin duda, ha traído el progreso científico y tecnológico a un nuevo nivel, le dio un gran impulso.Pero la fuerza de la resistencia al flujo de corriente se pone en el camino de este desarrollo.
Por un lado, la corriente eléctrica tiene las propiedades de valor incalculable que se utilizan en la vida cotidiana y la tecnología, por el otro - hay una resistencia significativa.Física como ciencia de la naturaleza está tratando de encontrar un equilibrio, para armonizar estas circunstancias.
resistencia actual surge de la interacción de partículas cargadas eléctricamente con la materia, por el que se mueven.Para excluir este proceso a temperaturas normales es imposible.
Resistenciaresistencia interna de la fuente de corriente y la resistencia a la parte exterior de la cadena tiene varios naturaleza diferente, pero igualmente en estos procesos es la comisión por el movimiento de la carga.Trabajo en sí
sólo depende de las propiedades de la fuente y su contenido: un electrodo y electrolito, así como para las partes de circuitos externos cuya resistencia depende de la geometría y las características químicas del material.Por ejemplo, la resistencia del alambre de metal aumenta con su longitud y disminuye con el área de sección transversal en expansión.Al resolver el problema de cómo reducir la resistencia, Física recomienda el uso de materiales especializados.
trabajo actual
De acuerdo con la ley de Joule en los conductores asignados cantidad de calor proporcional a la resistencia.. Si la cantidad de calor para designar Qvnut, la intensidad de la corriente I, durante su curso de la t, obtenemos:
- Qvnut.I2 = r · · t,
donde r - la resistencia interna de la fuente de alimentación.
en toda la cadena incluyendo tanto las partes internas y externas, seleccione la cantidad total de calor, la fórmula tiene la forma:
- Qpolnoe = I2 · r · t + I2 · R · t = I2 · (r + R)· t,
conocido como indica la resistencia en la física: el circuito externo (todos los elementos excepto la fuente) tiene una resistencia a la ley de R.
Ohm para la cadena completa
Consideramos que el trabajo básico se realiza fuerzas externas dentro de la fuente de alimentación.Su valor es el producto de la carga transportada por el campo, y la fuente de fuerza electromotriz:
- q · E = I2 · (r + R) · t.
darse cuenta de que la carga es igual al producto de la corriente en el momento de su ocurrencia, tenemos:
- E = I · (r + R).
De acuerdo con las relaciones de causa y efecto, la ley de Ohm se da por:
- I = E: (r + R).
La corriente en el EMF circuito cerrado es directamente proporcional a la fuente de energía e inversamente proporcional a la resistencia general (total) del circuito.
Sobre la base de este patrón, es posible determinar la resistencia interna de la fuente de alimentación.
capacidad de descarga fuente
Las principales características de las fuentes se puede atribuir a la capacidad de descarga.La cantidad máxima de electricidad obtenida cuando se opera bajo ciertas condiciones, en función de la corriente de descarga.
Idealmente, cuando cierta aproximación, la capacidad de descarga puede considerarse constante.
Por ejemplo, la batería estándar diferencia de potencial de 1,5 V tiene una capacidad de descarga de 0,5 Ah.Si la corriente de descarga de 100 mA, entonces operado durante 5 horas.
Métodosde carga de la batería
conduce a su descarga.Batería de recuperación de carga pequeños elementos se realiza con un valor actual de la fuerza no exceda de una décima parte de la capacidad de la fuente.
Los siguientes métodos de carga:
- uso de corriente constante durante un tiempo predeterminado (cerca de 16 horas de la batería actual 0.1-capacidad);
- bajar la corriente de carga a un valor predeterminado de la diferencia de potencial;
- uso de corrientes asimétricas;
- aplicación coherente de pulsos cortos de carga y descarga, en la que el primero es mayor que el segundo.
Lab
tarea propuesta: determinar la resistencia interna de la fuente de corriente y la FEM.
para su implementación deben ser reservadas por la fuente de corriente, un amperímetro, voltímetro, un reóstato de diapositivas, un conjunto clave de conductores.
utilizar la ley de Ohm para circuito cerrado determinará la resistencia interna de la fuente de alimentación.Para ello, debe conocer la FEM, el valor de la resistencia del reóstato.
actual fórmula de cálculo de la resistencia en la parte externa del circuito se puede determinar a partir de la ley de Ohm para subcircuito:
- I = U: R,
donde - corriente en el circuito externo, se mide con un amperímetro;U - la tensión en la resistencia externa.
Para mejorar la precisión de las mediciones se realizan al menos 5 veces.¿Qué es?Medido en el experimento, voltaje, resistencia, corriente (o más bien, la corriente) se utilizan sucesivamente.
Para determinar la fuente de corriente emf, utilice el hecho de que el voltaje a través de sus terminales en la llave abierta es casi igual a la EMF.
Poner una cadena de baterías conectadas en serie, reóstato, amperímetro, clave.Los terminales de la fuente de corriente se conectan un voltímetro.La apertura de la llave, retire su testimonio.Resistencia interna
, la fórmula de la que se deriva de la ley de Ohm para la cadena completa, definir cálculos matemáticos:
- I = E: (r + R).
- r = E: I - U: mediciones I.
muestran que la resistencia interna es significativamente menor que el externo.
función práctica de las baterías y la batería se utiliza ampliamente.La seguridad ecológica indiscutible de motores eléctricos puede ser sin duda, pero para crear una batería de gran capacidad, ergonómico - el problema de la física moderna.Su decisión dará lugar a una nueva ronda de desarrollo de la tecnología del automóvil.
Compacto, ligero, baterías de alta capacidad también se necesitan con urgencia en dispositivos electrónicos móviles.La acción de la energía utilizada en ellos se conectan directamente con el funcionamiento del dispositivo.
