Источник постоянного электрического тока

Для создания электрического тока в электрической цепи необходим элемент, который будет поддерживать электрическое поле, под воздействием которого заряды будут постоянно перемещаться. В любой электрической цепи существует такой элемент. Рассмотрим подробнее его работу и виды.

Действие источника электрического тока

Если создать в проводнике электрическое поле, например, поместив на одном из его концов избыток положительных ионов, то свободные электроны в проводнике придут в движение. Заряд электронов отрицательный, и, следовательно, они начнут перемещаться к созданному положительному заряду. Это приведет к тому, что положительный заряд избыточных ионов будет нейтрализован сместившимися отрицательными электронами. Поле в проводнике исчезнет, ток прекратится.

Для того, чтобы ток в проводнике продолжал существовать, необходим специальный элемент, который бы непрерывно поддерживал заряд на концах электрической цепи. Такой элемент должен непрерывно совершать работу по восполнению недостатка зарядов на одном конце цепи, и удалению избытка зарядов на другом. Все эти действия совершаются источником постоянного электрического тока.

Виды источников электрического тока

Существует много видов источников электрического тока, однако в любом источнике производится работа по переносу зарядов между специальными клеммами, называемыми полюсами. Теперь, если к полюсам подключить электрическую цепь, то в ней возникнет непрекращающееся движение зарядов – возникнет электрический ток.

Силы, которые перемещают заряды между полюсами внутри источника, имеют природу отличную от электрической, и называются сторонними. В зависимости от природы этих сторонних сил существуют различные источники электрического тока.

Химические источники

Сторонние силы химической природы используются в гальванических элементах – батарейках и аккумуляторах. Химическое взаимодействие определяется поведением электронов внешних оболочек атомов, его энергетический порядок невелик, поэтому и электрическое поле (и напряжение), получаемое с помощью одного химического элемента невысоко. Для получения высоких напряжений химические элементы соединяются последовательно. Но получаемая энергия все равно будет относительно небольшой. Химические источники удобны там, где при не очень высоких требованиях к энергетическим параметрам требуется автономность.

Химические источники тока батареи аккумуляторы

Рис. 1. Химические источники тока батареи аккумуляторы.

Электромеханические источники

Сторонние силы механической природы используются в генераторах различных конструкций. Например, в лабораторной электрической машине заряды создаются с помощью трения. В промышленных генераторах заряды создаются с помощью перемещения взаимодействующих магнитных полей (здесь используется явление электромагнитной индукции). При этом можно получить очень высокие энергетические показатели. Это наиболее широко используемые источники электрического тока для промышленных целей.

Электромеханические источники тока

Рис. 2. Электромеханические источники тока.

Тепловые источники

Сторонние силы тепловой природы используются в термоэлементах – при нагревании спаянных разнородных проводников на концах спая возникает небольшая разность потенциалов, которую можно использовать. Однако, энергия при этом получается очень небольшой. Поэтому термоэлементы используются в основном как датчики температуры в составе специальных измерительных схем.

Рис. 3. Термоэлектрические источники тока.

Фотоэлектрические источники

Сторонние силы световой природы используются в солнечных батареях. Здесь используется явление фотоэффекта – при освещении некоторых веществ световая энергия начинает выбивать из атомов электроны, тем самым, создавая электрическое поле, которое может быть использовано. Солнечные батареи способны давать относительно небольшую энергию, однако, они очень удобны там, где кроме солнечного света очень мало других видов энергии – например, в удаленных уголках Земли или в космосе.

Солнечные батареи

Рис. 4. Солнечные батареи.

Что мы узнали?

Действие источника электрической энергии постоянного тока заключается в поддержании электрического поля на выводах-полюсах. Для этого используется энергия сторонних сил, природа которых отлична от электрической. По видам этих сил источники делятся на химические, электромеханические, тепловые, фотоэлектрические.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 5.

Предметы