elektrische stroom in een geleider ontstaat onder invloed van een elektrisch veld veroorzaakt dat de deeltjes loskomen geladen in de rijrichting.Een deeltje stroom - een ernstig probleem.Een taak die de kracht van de mensheid gebleken tot het einde van de achttiende eeuw - een dergelijke inrichting, waarbij het potentiaalverschil van het veld voor een lange tijd in dezelfde toestand handhaaft bouwen.
eerste probeert
probeert eerste "elektriciteit opslaan" om verder zijn onderzoek en het gebruik werden gemaakt in Nederland.Duitse Ewald Jurgen von Kleist en de Nederlander Pieter van Musschenbroek, die in de stad Leiden hun onderzoek, creëerde 's werelds eerste condensator, later genoemd "Leyden jar".
opbouw van elektrostatische lading is gepasseerd onder de invloed van mechanische wrijving.Gebruik ontlading door de geleider kan worden voor een voldoende korte tijd.
overwinning van de menselijke intelligentie op zo'n kortstondige substantie, zoals elektriciteit, bleek revolutionair.
Helaas ontladen (elektrische stroom opgewekt door een condensator) duurde zo kort, dat het creëren van een DC kon niet.Bovendien wordt de spanning door de condensator geleidelijk verminderd, waardoor er geen mogelijkheid om continue stroom ontvangen.
We moesten een andere weg te vinden.
eerste bron
Italiaanse Galvani experimenten om "dierlijke elektriciteit" studeren was een originele poging om een natuurlijke bron van de macht in de natuur te vinden.De bereide kikkerbilletjes opknoping op metalen haken ijzeren staven, trok hij de aandacht op de typische reactie van de zenuwuiteinden.
echter de conclusies Galvani weerlegd andere Italiaanse - Alessandro Volta.Geïntrigeerd door de mogelijkheid van het opwekken van elektriciteit uit het dier, een reeks experimenten uitgevoerd met kikkers hij.Maar de conclusie was juist het tegenovergestelde van zijn eerdere hypotheses.
Volta gemerkt dat een levend organisme slechts een indicatie van de elektrische ontlading.Wanneer de huidige poten spieren verminderd, wijzen op het potentiaalverschil.De bron van het elektrische veld bleek het contact van ongelijksoortige metalen.Het zij verder uit elkaar liggen in het bereik van chemische elementen, hoe groter het effect.
platen van verschillende metalen vastgestelde papierschijven geïmpregneerd met de elektrolytoplossing, waardoor een lange tijd nodig potentiaalverschil.En laten laag (1,1 V) was, maar een elektrische stroom kan worden onderzocht lang.Het belangrijkste is dat de spanning bleef ongewijzigd zolang.
Wat gebeurt
Waarom bronnen, genaamd "elektrochemische cellen", noemde dit effect?
Twee metalen elektrode geplaatst in de isolator, spelen verschillende rollen.Men levert de elektronen, de andere neemt ze.Het proces van oxidatie-reductie reactie leidt tot een overmaat aan elektronen in een elektrode, waarvan de negatieve pool wordt genoemd, en het ontbreken van een tweede, geven we als een positieve pool van de bron.
In de eenvoudigste galvanische cel oxidatiereacties plaatsvinden op een elektrode restauratie - aan de andere.De elektronen komen de elektroden van het buitenste deel van de ketting.De elektrolyt is een dirigent van ionen in de huidige bron.De sterkte van de weerstand geleid door een langdurig proces.
koperzink element
Het werkingsprincipe van elektrochemische cellen is interessant voorbeeld van een koper-zink galvanische cel tot gevolg daarvan gaat de energie van zink en kopersulfaat overwegen.Deze bron van koperplaat wordt in een kopersulfaatoplossing en een zink elektrode ondergedompeld in de zinksulfaatoplossing.De oplossing werd gescheiden poreuze voering te voorkomen mengen, maar altijd ontroerend.
Wanneer het gesloten is, wordt de oppervlaktelaag van zink geoxideerd.Tijdens de interactie met het vloeibare zink atomen, ionen worden opgenomen in de oplossing.Op de elektrode, worden elektronen vrijgegeven, die deel kunnen nemen aan de vorming van de huidige.
aankomst op de koperen elektrode, de elektronen die aan de reductiereacties.Van de oplossing voor de oppervlaktelaag komen koperionen in het herstelproces, worden ze omgezet in atomen van koper afgezet op de koperen plaat.
samenvatten wat er gebeurt: het werkproces van de cel wordt begeleid door de overdracht van elektronen aan het oxidatiemiddel van een reductiemiddel aan de buitenkant van de ketting.Reacties optreden op de twee elektroden.Binnen bron ionische stroom vloeit.
complexiteit van gebruik
In principe kan elk van de eventuele redoxreacties worden toegepast in batterijen.Maar de stoffen die in staat om te werken in de effecten van technische elementen, niet zo veel.Bovendien zijn veel reacties vereisen dure materialen kosten.
moderne accu's hebben een eenvoudige structuur.Twee elektroden in een elektrolyt geplaatst, wordt het vat gevuld - een batterijbehuizing.Dergelijke ontwerpkenmerken de structuur te vereenvoudigen en de prijs van batterijen verminderen.
Een elektrochemische cel in staat is een constante stroom.
huidige weerstand niet toe alle ionen gelijktijdig inschakelen van de elektroden, zodat de eenheid gedurende lange tijd.De chemische reactie voor het vormen van ionen uiteindelijk ophoudt, het element wordt afgevoerd.
interne weerstand van de energiebron is van groot belang.
beetje weerstand
Met behulp van elektrische stroom, geen twijfel over bestaan, heeft geleid tot wetenschappelijke en technologische vooruitgang naar een nieuw niveau, gaf hem een enorme boost.Maar de kracht van de weerstand tegen stroom in de weg van deze ontwikkeling.
enerzijds, de elektrische stroom over de kostbare eigenschappen die worden gebruikt in het dagelijks leven en technologie anderzijds - er een aanzienlijke weerstand.Fysica als wetenschap van de natuur probeert een evenwicht te vinden, om deze omstandigheden te harmoniseren.
stroom weerstand ontstaat door de interactie van elektrisch geladen deeltjes met materie, waardoor ze bewegen.Om dit proces te sluiten bij een normale temperatuur omstandigheden onmogelijk is.
Resistance
interne weerstand van de huidige bron en de weerstand tegen het buitenste deel van de keten hebben verschillende aard, maar ook in deze processen is de opdracht voor de beweging van de lading.
werk zelf alleen afhangt van de eigenschappen van de bron en inhoud: een elektrode en elektrolyt, evenals voor het externe circuit onderdelen waarvan de weerstand afhangt van de geometrie en chemische eigenschappen van het materiaal.Bijvoorbeeld, de weerstand van de metaaldraad toeneemt met de lengte en neemt de groeiende doorsnede.Bij het oplossen van het probleem van hoe de weerstand te verminderen, Natuurkunde raadt het gebruik van gespecialiseerde materialen.
huidige job
In overeenstemming met de wet van Joule in geleiders toegewezen hoeveelheid warmte evenredig met de weerstand.. Als de hoeveelheid warmte aan Qvnut, De huidige sterkte I, wijzen tijdens zijn loop van t, krijgen we:
- Qvnut.= I2 · r · t,
waarbij r - de interne weerstand van de voeding.
in de hele keten met inbegrip van zowel interne en externe onderdelen, selecteert u de totale hoeveelheid warmte, de formule heeft de vorm:
- Qpolnoe = I2 · r · t + I2 · R · t = I2 · (r + R)· t,
bekend, zoals aangegeven door de weerstand in de natuurkunde: het externe circuit (alle elementen met uitzondering van de bron) heeft een weerstand R.
de wet van Ohm voor de volledige keten
Wij vinden dat de basis-werk wordt gedaan buiten krachten in de voeding.De waarde ervan is het product van de lading door het veld gedragen en elektromotorische kracht bron:
- q · E = I2 · (r + R) · t.
realiseren dat heffing gelijk aan het product van de huidige op het moment van het ontstaan ervan, hebben we:
- E = I · (r + R).
In overeenstemming met de oorzaak-gevolg relaties, de wet van Ohm wordt gegeven door:
- I = E: (r + R).
De stroom in het gesloten circuit EMF is recht evenredig met de stroombron en omgekeerd evenredig met de algemene (totale) weerstand van de schakeling.
Op basis van dit patroon is het mogelijk om de interne weerstand van de voeding te bepalen.
bron afvoercapaciteit
De belangrijkste kenmerken van de bronnen kan worden toegeschreven aan de afvoercapaciteit.De maximale hoeveelheid elektriciteit verkregen wanneer die onder bepaalde omstandigheden, afhankelijk van de ontlaadstroom.
Idealiter wanneer bepaalde benadering, de afvoercapaciteit kan worden constant beschouwd.
Bijvoorbeeld, de standaard batterij potentiaalverschil van 1,5 V heeft een afvoercapaciteit van 0,5 Ah.Indien de ontlaadstroom van 100 mA, dan bediend gedurende 5 uur.
Methoden opladen
levensduur van de batterij leidt tot hun ontslag.Herstel opladen kleine elementen wordt uitgevoerd met een huidige waarde van de kracht niet meer dan een tiende van de capaciteit van de bron.
de volgende laadmethodes:
- gebruik van constante stroom gedurende een vooraf bepaalde tijd (ongeveer 16 uur van de huidige 0,1-capaciteit batterij);
- verlaging laadstroom naar een vooraf bepaalde waarde van het potentiaalverschil;
- gebruik van asymmetrische stromen;
- consistente toepassing van korte pulsen van laden en ontladen, waarbij de eerste groter is dan de tweede.
Lab
voorgestelde taak: de interne weerstand van de huidige bron en de EMF te bepalen.
voor de uitvoering ervan dienen te worden gereserveerd door de huidige bron, een ampèremeter, voltmeter, een glijbaan reostaat, een belangrijke reeks van geleiders.
Gebruik de wet van Ohm voor gesloten circuit zal de interne weerstand van de voeding te bepalen.Om dit te doen, moet u de EMF, de weerstand waarde van de reostaat weten.
weerstand berekeningsformule stroom in het buitenste gedeelte van het circuit kan worden bepaald op basis van de wet van Ohm voor subcircuit:
- I = U: R,
waar ik - stroom in de buitenste kring, wordt gemeten door een ampèremeter;U - de spanning op de externe weerstand.
Ter verbetering van de nauwkeurigheid van de metingen ten minste 5 maal gemaakt.Wat is het?Gemeten in het experiment, spanning, weerstand, stroom (of liever de stroom) worden gebruikt.
De emf stroombron bepalen, gebruikt het feit dat de spanning over de draden aan de geopende sleutel is vrijwel gelijk aan de EMF.
Aanbrengen van een keten van in serie geschakelde batterijen, reostaat, ampèremeter, toets.De terminals van de huidige bron sluit een voltmeter.Het openen van de sleutel, verwijdert zijn getuigenis.
interne weerstand, waarvan de formule is afgeleid van de wet van Ohm voor de volledige keten definieert wiskundige berekeningen:
- I = E: (r + R).
- r = E: I - U: I.
metingen blijkt dat de inwendige weerstand is aanzienlijk kleiner dan de uitwendige.
praktische functie van batterijen en accu wordt veel gebruikt.De onbetwiste ecologische veiligheid van elektromotoren kan geen twijfel over bestaan, maar om een ruim batterij, ergonomisch maken - het probleem van de moderne fysica.Haar beslissing zal leiden tot een nieuwe ronde van de ontwikkeling van automotive technologie.
Compact, licht van gewicht, hoge capaciteit batterijen zijn ook dringend nodig in mobiele elektronische apparaten.Het aandeel van het energieverbruik voor hen zijn rechtstreeks verbonden met de werking van het apparaat.
