elektrisk strøm i en leder som oppstår under påvirkning av et elektrisk felt bevirker at partiklene kommer løs belastet i kjøreretningen.Opprette en partikkel Strøm - et alvorlig problem.Å bygge en slik anordning, som vil opprettholde potensialforskjell på banen og i lang tid på samme state - en oppgave som viste seg å være kraften av menneskeheten til slutten av XVIII århundre.
første forsøk
forsøker først å "spare strøm" for å videreutvikle sin forskning og bruk ble gjort i Nederland.Tyske Ewald Jurgen von Kleist og nederlenderen Pieter van Musschenbroek som har utført sin forskning i byen Leiden, skapte verdens første kondensator, senere kalt "Leyden jar".
opphopning av elektrisk ladning har passert under påvirkning av mekanisk friksjon.Bruk utladning gjennom lederen kan være for en kort nok tidsperiode.
seier av menneskelig intelligens på en slik flyktig stoff, som elektrisitet, viste seg revolusjonerende.
Dessverre utslipp (elektrisk strøm generert av en kondensator) varte så kort som skaper en DC kunne ikke.I tillegg er den spenning som er gitt av kondensatoren gradvis redusert, slik at ingen mulighet til å motta kontinuerlig strøm.
Vi måtte finne en annen måte.
første kilde
italiensk Galvani eksperimenter for å studere "dyr strøm" var et originalt forsøk på å finne en naturlig kilde til makt i naturen.Oppkjørte frosker bena hengende på metall kroker jernstenger, trakk han oppmerksomheten til den typiske reaksjonen av nerveender.
Men konklusjonene Galvani tilbakevist en annen italiensk - Alessandro Volta.Fascinert av muligheten for å generere elektrisitet fra dyret, gjennomførte han en rekke eksperimenter med frosk.Men konklusjonen var det stikk motsatte av hans tidligere hypoteser.
Volta lagt merke til at en levende organisme er bare en indikator på elektrisk utladning.Når dagens ben muskler er redusert, og peker på potensielle forskjellen.Kilden for det elektriske felt viste seg å være kontakt mellom ulike metaller.Jo lenger fra hverandre at de er i størrelsesorden av kjemiske elementer, desto større effekt.
plater av ulike metaller legges papirskiver impregnert med elektrolyttvæske, og skaper en lang tid er nødvendig potensialforskjell.Og la den var lav (1,1 V), men en elektrisk strøm kan bli undersøkt i lang tid.Det viktigste er at spenningen holdt seg uendret så lenge.
Hva skjer
Hvorfor kilder, kalt "elektrokjemiske celler", heter denne effekten?
To metall elektrode plasseres i isolatoren, spille forskjellige roller.En leverer elektronene, den andre tar dem.Prosessen med redoks-reaksjonen fører til et overskudd av elektroner i den ene elektrode, som kalles den negative pol, og mangelen på en andre, vi betegne det som en positiv pol av kilden.
I de mest enkle galvaniske celle oksydasjonsreaksjoner skje på en elektrode, restaurering - på den andre.Elektronene kommer til elektrodene fra den ytre del av kjeden.Elektrolytten er en leder av ioner inne i strømkilden.Styrken av motstanden ledet av en langvarig prosess.
kobber-sink-element
Prinsippet for drift av elektrokjemiske celler er interessant å vurdere eksempel på en kobber-sink-galvanisk celle, hvis virkning går til energien av sink og kobbersulfat.Denne kilde for kobberplate er plassert i en kobbersulfatoppløsning og en sinkelektrode nedsenket i en sinksulfatoppløsning.Oppløsningen ble separert porøs foring for å unngå å blande, men alltid rørende.
Hvis kretsen er lukket, blir overflatelaget av sink oksyderes.Under interaksjon med de flytende sink-atomer, blir ioner vises i oppløsningen.På elektroden, frigjøres elektroner, som kan ta del i dannelsen av strømmen.
Komme på kobber elektrode, elektronene deltar i reduksjonsreaksjoner.Fra oppløsningen til overflatesjiktet kommer kobberioner i utvinningsprosessen, blir de omdannet til atomer av kobber avsatt på kobberplate.
oppsummere hva som skjer: arbeidsprosessen i cellen følges av overføring av elektroner til den oksyderende av et reduksjonsmiddel på den ytre del av kjeden.Reaksjoner forekommer ved de to elektrodene.Inne kilde ioniske dagens renn.
kompleksiteten ved hjelp
I prinsippet kan hvilken som helst av de mulige redoksreaksjoner benyttes i batterier.Men de stoffene som er i stand til å arbeide i verdipapirer i tekniske elementer, ikke så mye.Videre har mange reaksjoner krever dyre materialkostnader.
moderne batterier har en enkel struktur.To elektroder er plassert i en elektrolytt, blir beholderen fylt - en batterihuset.Slike designfunksjoner forenkle strukturen og redusere prisen på batterier.
Enhver elektrokjemisk celle som er i stand til å frembringe en konstant strøm.
nåværende motstand tillater ikke alle ionene slår på elektrodene samtidig, slik at enheten opererer i lang tid.Den kjemiske reaksjonen for å danne ioner etterhvert opphører, elementet er utladet.
indre motstand strømkilden er av stor betydning.
litt motstand
Bruke elektrisk strøm, ingen tvil, har brakt vitenskapelige og teknologiske fremskritt til et nytt nivå, ga ham en kraftig forbedring.Men styrken av motstand mot strømmen kommer i veien for denne utviklingen.
På den ene side, har den elektriske strømmen den uvurderlige egenskaper som brukes i hverdagslivet og teknologi, på den andre - det er en betydelig motstand.Fysikk som en vitenskap om naturen prøver å finne en balanse, for å harmonisere disse forholdene.
nåværende motstand oppstår fra samspillet av elektrisk ladede partikler med saken, der de beveger seg.Å ekskludere denne prosessen under normale temperaturforhold er umulig.
Resistance
intern motstand av den aktuelle kilden og motstand mot den ytre delen av kjeden har flere forskjellig art, men like i disse prosessene er kommisjonen for flytting av tiltalen.
arbeidet i seg selv bare er avhengig av egenskapene til kilden og dens innhold: en elektrode og elektrolytt, samt for de eksterne kretsdeler hvis motstand er avhengig av geometrien og kjemiske egenskapene til materialet.For eksempel, kan holdbarheten av metalltråden øker med dens lengde, og avtar med voksende tverrsnittsareal.Ved å løse problemet med hvordan man kan redusere motstand, anbefaler Physics bruk av spesialiserte materialer.
nåværende jobb
I samsvar med lovgivningen i Joule i dirigenter tildelte mengde varme proporsjonal med motstanden.. Hvis mengden av varme for å utpeke Qvnut, Den nåværende styrke jeg, under hans løpet av t, får vi:
- Qvnut.= I2 · r · t,
der r - den interne motstanden i strømforsyningen.
i hele kjeden inkludert både interne og eksterne deler, velg den totale mengden av varme, har formelen skjemaet:
- Qpolnoe = I2 · r · t + I2 · R · t = I2 · (r + R)· t,
kjent som indikert av motstanden i fysikk: den ytre krets (alle elementer unntatt kilde) har en motstand R.
Ohms lov for hele kjeden
Vi anser at grunnarbeidet er gjort utenfor styrker inne i strømforsyningen.Dens verdi er produktet av kostnader bæres av banen og elektromotorisk kraft kilde:
- q · E = I2 · (r + R) · t.
innser at kostnader er lik produktet av gjeldende på tidspunktet for deres inntreden, har vi:
- E = I · (r + R).
I samsvar med årsak og virkning relasjoner, er Ohms lov gitt ved:
- I = E: (r + R).
Strømmen i den lukkede kretsen EMF er direkte proporsjonal med strømkilden og omvendt proporsjonal med den generelle (total) motstand av kretsen.
Ut fra dette mønster, er det mulig å bestemme den interne motstanden i strømforsyningen.
utslipp kapasitet kilde
De viktigste egenskapene til kildene kan tilskrives utslippet kapasitet.Den maksimale mengden av elektrisitet oppnås ved bruk under visse betingelser, avhengig av utslipp gjeldende.
Ideelt når visse tilnærming, utslipp kapasitet kan betraktes konstant.
For eksempel har det vanlige batteri potensialforskjell på 1,5 V en utladningskapasitet på 0,5 Ah.Hvis utladningsstrøm på 100 mA, så operert i 5 timer.
Metoder lade batterilevetid
fører til deres utslipp.Gjenvinning av batterilade små elementer utføres ved hjelp av en gjeldende verdi for den kraft som ikke overstiger en tiendedel av kapasiteten til kilden.
De følgende lademetodene:
- anvendelse av konstant strøm for en forutbestemt tid (ca. 16 timer ved dagens 0,1-kapasitet batteri);
- senke ladestrømmen til en forutbestemt verdi av potensialforskjellen;
- bruk av asymmetriske strømninger;
- konsistent anvendelse av korte pulser av ladning og utladning, hvor den første er større enn den andre.
Lab
foreslått oppgave: å bestemme den interne motstanden i strømkilden og EMF.
for gjennomføringen må være reservert av gjeldende kilde, et amperemeter, voltmeter, en sklie rheostat, et nøkkelsett av ledere.
bruke Ohms lov for lukket krets vil bestemme den innvendige motstand av strømforsyningen.For å gjøre dette, må du kjenne til EMF, motstanden verdien av rheostat.
motstand beregningsformelen strøm i den ytre del av kretsen kan bestemmes fra Ohms lov for underkrets:
- I = U: R,
hvor I - strøm i den ytre krets, måles ved hjelp av et amperemeter;U - spenningen på den ytre motstand.
For å forbedre nøyaktigheten av målinger foretas på minst 5 ganger.Hva er det?Målt i forsøket, spenning, motstand strøm (eller rettere sagt, den nåværende) brukes på.
For å bestemme den emf strømkilden, bruker det faktum at spenningen over klemmene på en åpen nøkkel er nesten lik den EMF.
Putting en kjede av seriekoblede batterier, rheostat, amperemeter, nøkkel.Klemmene på strømkilden koble et voltmeter.Åpning nøkkelen, fjerner hans vitnesbyrd.
indre motstand formelen som er avledet fra Ohms lov for hele kjeden, angi matematiske beregninger:
- I = E: (r + R).
- r = E: I - U: I.
målinger viser at den indre motstand er betydelig mindre enn den ytre.
praktisk funksjon av batterier og batteri er mye brukt.Den ubestridte økologiske sikkerhet av elektriske motorer kan ikke være tvil om, men å skape et rommelig batteri, ergonomisk - problemet med moderne fysikk.Sin beslutning vil føre til en ny runde med utvikling av bilteknologi.
Compact, er lette, batterier med høy kapasitet også et presserende behov i mobile elektroniske enheter.Bestanden av energien som brukes i dem er direkte forbundet med driften av enheten.
