3.6.Джерела електричного струму

1. Джерела електричного струму

Джерела електричного струму – пристрої, які перетворюють різні види енергії на електричну енергію.

У джерелі струму відбувається розділення заряджених частинок на два полюси: позитивний «+» і негативний «–» за рахунок виконання роботи так званими сторонніми силами. Сторонні сили можуть мати хімічну, механічну, теплову природу.

2. Види джерел електричного струму

Усі джерела електричного струму можна умовно розділити на фізичні і хімічні.

Фізичні джерела електричного струму – пристрої, в яких розділення зарядів відбувається за рахунок механічної, світлової або теплової енергії.

Прикладами таких джерел струму можуть бути:

Електрофорна машина. Два диски з органічного скла (з розміщеними по колу металевими смужками) обертаються у протилежних напрямках. Унаслідок тертя дротяних щіток об смужки на кондукторах (полюсах) машини накопичуються заряди протилежних знаків. Механічна енергія перетворюється на електричну.

Турбогенератори електростанцій. Завдяки турбогенераторам, що перетворюють механічну енергію обертання турбін на енергію електричного струму, виробляють 80% споживаної у світі електроенергії

Фотоелементи. Сонячні батареї перетворюють енергію світла на електричну енергію. Під дією світла, що падає на поверхню пластин з деяких речовин, наприклад селену або кремнію, у них відбувається перерозподіл позитивних і негативних електричних зарядів.

Термоелементи (термопара). Якщо дві дротини, виготовлені з різних металів, спаяти, а місце спаювання потім нагріти, то у дротинах виникне електричний струм. Теплова енергія перетворюється на електричну енергію.

Хімічні джерела електричного струму – пристрої, в яких розподіл зарядів відбувається за рахунок енергії, що виділяється внаслідок хімічних реакцій.

До хімічних джерел струму належать гальванічні елементи й акумулятори.

3. Гальванічний елемент

Якщо до гальванічного елемента за допомогою провідників приєднати електричну лампочку, то під дією електричного поля заряджені частинки у провіднику починають рухатися, виникає електричний струм, лампочка світиться.

               

Гальванічний елемент створив у 1799 р. італійський учений Алессандро Вольта (1745-1827); він назвав його на честь свого співвітчизника – анатома і фізіолога Луїджі Ґальвані (1737-1798). Досліди, описані Ґальвані, підказали А. Вольті ідею створення хімічного джерела струму.

Візьмемо мідну й цинкову пластинки. Між пластинками покладемо тканину, змочену в слабкому розчині сульфатної кислоти. Виготовлений пристрій являє собою найпростіший гальванічний елемент. Якщо з’єднати пластинки через гальванометр, то прилад зафіксує наявність струму.

Будь-який гальванічний елемент складається з двох електродів та електроліту (речовина, що проводить струм).

Між електродами й електролітом відбуваються хімічні реакції, в результаті яких один із електродів набуває позитивного заряду, а другий — негативного заряду. Коли запас речовин, що беруть участь у реакціях, виснажується, гальванічний елемент припиняє роботу і його не можна використати вдруге.

Питання класу

·        Чи можливо маючи лише лимони або картоплю засвітити ламочку?

4. Акумулятор

Акумулятор – це хімічне джерело, у якому електрична енергія нагромаджується внаслідок пропускання електричного струму крізь кислотний або лужний розчин.

Електричні акумулятори – можна використовувати багаторазово.

Акумулятори складаються з двох електродів, поміщених в електроліт.

Так, свинцевий акумулятор, використовуваний в автомобілях, має один електрод зі свинцю, а другий – із оксиду свинцю (плюмбум діоксиду); електролітом слугує водний розчин сульфатної кислоти.

У процесі заряджання електричний струм в акумуляторі виконує роботу, у результаті якої електрична енергія перетворюється на хімічну енергію акумулятора. Під час розряджання акумулятора ця енергія перетворюється знов на електричну.

Акумулятори, як і гальванічні елементи, зазвичай об’єднують й одержують відповідно акумуляторну батарею і батарею гальванічних елементів.