arus listrik dalam konduktor muncul di bawah pengaruh medan listrik menyebabkan partikel untuk datang longgar dikenakan di arah perjalanan.Menciptakan arus partikel - masalah serius.Untuk membangun sebuah perangkat tersebut, yang akan mempertahankan perbedaan potensial lapangan untuk waktu yang lama di negara yang sama - tugas yang terbukti kekuatan kemanusiaan sampai akhir abad XVIII.
pertama mencoba
pertama mencoba untuk "menghemat listrik" untuk penelitian lebih lanjut dan penggunaan dibuat di Belanda.Jerman Ewald Jurgen von Kleist dan Belanda Pieter van Musschenbroek yang melakukan penelitian mereka di kota Leiden, menciptakan kapasitor pertama di dunia, yang kemudian disebut "Leyden jar".Akumulasi
muatan listrik telah berlalu di bawah pengaruh gesekan mekanis.Gunakan debit melalui konduktor dapat untuk jangka waktu yang cukup singkat.
kemenangan kecerdasan manusia pada substansi fana seperti, seperti listrik, terbukti revolusioner.
Sayangnya debit (arus listrik yang dihasilkan oleh kapasitor) berlangsung begitu singkat yang membuat DC tidak bisa.Selain itu, stres yang diberikan oleh kapasitor secara bertahap dikurangi, tidak meninggalkan kesempatan untuk menerima arus kontinu.
Kami harus mencari cara lain.
sumber pertama percobaan
Italia Galvani untuk belajar "listrik hewan" adalah upaya asli untuk menemukan sumber alami listrik di alam.Katak siap kaki tergantung di jeruji besi logam kait, ia menarik perhatian pada reaksi khas dari ujung saraf.
Namun, kesimpulan Galvani membantah lain Italia - Alessandro Volta.Penasaran dengan kemungkinan menghasilkan listrik dari hewan, ia melakukan serangkaian percobaan dengan katak.Tapi kesimpulan itu kebalikan dari hipotesis sebelumnya.
Volta menyadari bahwa organisme hidup hanya merupakan indikator dari debit listrik.Ketika otot-otot kaki saat ini berkurang, menunjuk ke perbedaan potensial.Sumber medan listrik ternyata menjadi kontak dari logam berbeda.Semakin jauh terpisah mereka berada di kisaran unsur kimia, semakin besar efeknya.
piring logam berbeda meletakkan cakram kertas diresapi dengan larutan elektrolit, menciptakan waktu yang lama diperlukan beda potensial.Dan biarkan itu rendah (1,1 V), tetapi arus listrik dapat diselidiki untuk waktu yang lama.Hal utama adalah bahwa tegangan tetap tidak berubah selama.
Apa yang terjadi
Mengapa sumber, disebut "sel elektrokimia", yang disebut efek ini?
Dua logam elektroda ditempatkan ke isolator, memainkan peran yang berbeda.Satu memasok elektron, yang lain membawa mereka.Proses reaksi oksidasi-reduksi menyebabkan kelebihan elektron pada satu elektroda, yang disebut kutub negatif, dan kurangnya kedua, kami menunjukkan sebagai kutub positif dari sumber.
Dalam galvanis reaksi oksidasi sel yang paling sederhana terjadi pada satu elektroda, restorasi - di lain.Elektron datang ke elektroda dari bagian luar rantai.Elektrolit adalah konduktor ion di dalam sumber arus.Kekuatan perlawanan yang dipimpin oleh proses yang panjang.
elemen tembaga-seng
Prinsip operasi sel elektrokimia menarik untuk mempertimbangkan contoh dari sel galvanik tembaga-seng, efek yang masuk dengan energi dari seng dan tembaga sulfat.Sumber dari plat tembaga ditempatkan dalam larutan tembaga sulfat dan elektroda seng direndam dalam larutan seng sulfat.Larutan dipisahkan lapisan berpori untuk menghindari pencampuran, tapi selalu menyentuh.
Jika rangkaian tertutup, lapisan permukaan seng teroksidasi.Selama interaksi dengan atom seng cair, ion menjadi muncul dalam larutan.Pada elektroda, elektron dilepaskan, yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan arus.
Mendapatkan pada elektroda tembaga, elektron yang berpartisipasi dalam reaksi reduksi.Dari solusi untuk lapisan permukaan tiba ion tembaga dalam proses pemulihan, mereka diubah menjadi atom tembaga diendapkan pada pelat tembaga.
meringkas apa yang terjadi: proses kerja sel disertai dengan transfer elektron ke oksidan dari agen mengurangi pada bagian luar rantai.Reaksi terjadi pada dua elektroda.Di dalam sumber ion arus mengalir.
kompleksitas menggunakan
Pada prinsipnya, salah satu reaksi redoks yang mungkin dapat digunakan dalam baterai.Tapi zat yang mampu untuk bekerja di sekuritas dari unsur-unsur teknis, tidak begitu banyak.Selain itu, banyak reaksi memerlukan biaya bahan mahal.
baterai modern memiliki struktur sederhana.Dua elektroda ditempatkan dalam satu elektrolit, kapal tersebut diisi - perumahan baterai.Fitur desain seperti menyederhanakan struktur dan mengurangi harga baterai.
Setiap sel elektrokimia yang mampu menghasilkan arus konstan.
perlawanan tidak memungkinkan semua ion secara bersamaan mengaktifkan elektroda, sehingga unit beroperasi untuk waktu yang lama.Reaksi kimia untuk membentuk ion akhirnya berhenti, elemen dibuang.Resistansi internal
dari sumber listrik sangat penting.
sedikit perlawanan
Menggunakan arus listrik, tidak diragukan lagi, telah membawa kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi ke tingkat yang baru, memberinya dorongan besar.Tapi kekuatan perlawanan terhadap aliran arus mendapat di jalan pembangunan ini.
Di satu sisi, arus listrik memiliki sifat yang tak ternilai yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan teknologi, di sisi lain - ada perlawanan berarti.Fisika sebagai ilmu alam sedang mencoba untuk keseimbangan, untuk menyelaraskan keadaan ini.
perlawanan muncul dari interaksi partikel bermuatan listrik dengan materi, dengan mana mereka bergerak.Untuk mengecualikan proses ini dalam kondisi suhu normal tidak mungkin.Resistansi internal
Perlawanan
dari sumber arus dan perlawanan terhadap bagian luar rantai memiliki beberapa sifat yang berbeda, namun sama-sama dalam proses ini adalah komisi untuk pergerakan muatan.
pekerjaan itu sendiri hanya bergantung pada sifat-sifat sumber dan isinya: elektroda dan elektrolit, serta untuk bagian-bagian sirkuit eksternal yang tahan tergantung pada geometri dan karakteristik kimia material.Misalnya, perlawanan dari kawat logam meningkat dengan panjang dan menurun dengan luas penampang berkembang.Ketika memecahkan masalah bagaimana untuk mengurangi resistensi, Fisika merekomendasikan penggunaan bahan khusus.
pekerjaan saat
Sesuai dengan hukum Joule dalam konduktor dialokasikan kuantitas proporsional panas untuk perlawanan.. Jika jumlah panas untuk menunjuk Qvnut, Kekuatan saat ini saya, selama kursus nya t, kita memperoleh:
- Qvnut.= I2 · r · t,
mana r - resistansi internal dari pasokan listrik.
di seluruh rantai termasuk kedua bagian internal dan eksternal, pilih jumlah total panas, formula memiliki bentuk:
- Qpolnoe = I2 · r · t + I2 · R · t = I2 · (r + R)· t,
dikenal sebagai ditunjukkan oleh resistensi dalam fisika: sirkuit eksternal (semua elemen kecuali sumber) memiliki ketahanan Hukum R.
Ohm untuk rantai lengkap
Kami menganggap bahwa pekerjaan dasar dilakukan kekuatan luar dalam power supply.Nilainya adalah produk dari muatan yang dibawa oleh lapangan, dan sumber gaya gerak listrik:
- q · E = I2 · (r + R) · t.
menyadari biaya yang sama dengan produk dari arus pada saat kejadian tersebut, kita memiliki:
- E = I · (r + R).
Sesuai dengan hubungan sebab-akibat, hukum Ohm diberikan oleh:
- I = E: (r + R).
Arus dalam rangkaian EMF tertutup berbanding lurus dengan sumber daya dan berbanding terbalik dengan umum (total) resistensi dari sirkuit.
Berdasarkan pola ini, adalah mungkin untuk menentukan resistansi internal dari pasokan listrik.
kapasitas debit sumber
Karakteristik utama dari sumber dapat dikaitkan dengan kapasitas debit.Jumlah maksimum listrik diperoleh ketika beroperasi dalam kondisi tertentu, tergantung pada saat debit.
Idealnya, ketika pendekatan tertentu, kapasitas debit dapat dianggap konstan.
Misalnya, potensi perbedaan baterai standar 1,5 V memiliki kapasitas debit 0,5 Ah.Jika saat ini debit 100 mA, kemudian dioperasikan selama 5 jam.
Metode pengisian baterai yang tahan
menyebabkan debit mereka.Baterai pemulihan pengisian elemen kecil dilakukan dengan menggunakan nilai saat ini dari kekuatan tidak melebihi sepersepuluh kapasitas sumber.
Metode pengisian berikut:
- penggunaan arus konstan untuk waktu yang telah ditentukan (sekitar 16 jam dari saat baterai 0,1-kapasitas);
- menurunkan biaya saat ini untuk nilai yang telah ditentukan dari perbedaan potensial;
- penggunaan arus asimetris;Aplikasi yang konsisten
- pulsa pendek dari biaya dan debit, di mana yang pertama adalah lebih besar daripada yang kedua.
Lab
tugas yang diusulkan: untuk menentukan resistansi internal dari sumber arus dan EMF tersebut.
untuk pelaksanaannya perlu dilindungi oleh sumber arus, sebuah ammeter, voltmeter, rheostat slide, satu set kunci dari konduktor.
menggunakan hukum Ohm untuk sirkuit tertutup akan menentukan resistansi internal dari pasokan listrik.Untuk melakukan ini, Anda harus tahu EMF, nilai resistansi dari rheostat.
formula perhitungan perlawanan di bagian eksternal dari rangkaian dapat ditentukan dari hukum Ohm untuk subcircuit:
- I = U: R,
mana saya - saat ini di sirkuit luar, diukur oleh ammeter;U - tegangan pada resistansi eksternal.
Untuk meningkatkan akurasi pengukuran dilakukan minimal 5 kali.Apa itu?Diukur dalam percobaan, tegangan, resistansi, saat ini (atau lebih tepatnya, saat ini) yang digunakan pada.
Untuk menentukan ggl sumber arus, menggunakan fakta bahwa tegangan terminal di kunci terbuka hampir sama dengan EMF tersebut.
Puting rantai yang terhubung seri-baterai, rheostat, ammeter, kunci.Terminal sumber arus menghubungkan voltmeter.Membuka kunci, menghapus kesaksiannya.Resistansi internal
, formula yang berasal dari hukum Ohm untuk rantai lengkap, mendefinisikan perhitungan matematis:
- I = E: (r + R).
- r = E: I - U: pengukuran I.
menunjukkan bahwa resistansi internal secara signifikan lebih kecil dari eksternal.
fungsi praktis dari baterai dan baterai secara luas digunakan.Keamanan ekologi yang tak perlu dari motor listrik dapat diragukan lagi, tapi untuk membuat baterai luas, ergonomis - masalah fisika modern.Keputusan yang akan menyebabkan babak baru perkembangan teknologi otomotif.
Compact, ringan, baterai berkapasitas tinggi juga sangat dibutuhkan dalam perangkat elektronik mobile.Stok energi yang digunakan di dalamnya secara langsung terhubung dengan pengoperasian perangkat.
