Електричний струм. Джерела електричного струму

Коли говорять про використання електричної енергії в побуті, на виробництві або транспорті, то мають на увазі роботу електричного струму.

Електричний струм підводять до споживача від електростанції по дротах. Тому, коли в будинках несподівано гаснуть електричні лампи або припиняється рух електропоїздів, тролейбусів, кажуть, що в проводах зник струм.

Що ж таке електричний струм і що необхідно для його виникнення та існування протягом потрібного нам часу?

Слово “струм” означає рух або течію чого-небудь.

Що може переміщатися в дротах, що з’єднують електростанцію із споживачами електричної енергії?

Ми вже знаємо, що в тілах є електрони, рухом яких пояснюються різні електричні явища. Електрони володіють негативним електричним зарядом. Електричними зарядами можуть володіти і більші частки речовини – іони. Отже, в провідниках можуть переміщатися різні заряджені частинки.

Електричним струмом називається упорядкований (спрямований) рух заряджених частинок.

Щоб отримати електричний струм у провіднику, треба створити в ньому електричне поле. Під дією цього поля заряджені частинки, які можуть вільно переміщатися в провіднику, прийдуть в рух у напрямку дії на них електричних сил.

Щоб електричний струм у провіднику існував тривалий час, необхідно весь цей час підтримувати в ньому електричне поле. Електричне поле в провідниках створюється і може тривалий час підтримуватися джерелами електричного струму.

Джерела струму бувають різні, але у всякому з них відбувається робота з розділення позитивно і негативно заряджених частинок.

Розділені частинки накопичуються на полюсах джерела струму.

Так називають місця, до яких за допомогою клем або затискачів приєднують провідники. Один полюс джерела струму заряджається позитивно, інший – негативно. Якщо полюси джерела з’єднати провідником, то під дією електричного поля вільні заряджені частинки в провіднику почнуть рухатися в певному напрямку, виникне електричний струм.

У джерелах струму в процесі роботи з розділення заряджених частинок відбувається перетворення механічної, внутрішньої або який-небудь іншої енергії в електричну. Так, наприклад, в електрофорній машині в електричну енергію перетворюється механічна енергія. Можна здійснити і перетворення внутрішньої енергії в електричну. Якщо два дроти, виготовлені з різних металів, спаяти, а потім нагріти місце спаяння, то в дротах виникне електричний струм.

Таке джерело струму називається термоелементом.

У ньому внутрішня енергія нагрівача перетворюється в електричну енергію. При висвітленні деяких речовин, наприклад селену, оксиду міді (I), кремнію, спостерігається втрата негативного електричного заряду. Це явище називається фотоефектом. На ньому заснований пристрій і дія фотоелементів. Термоелементи і фотоелементи вивчають у курсі фізики старших класів.

Розглянемо більш докладно пристрій і роботу двох джерел струму – гальванічного елемента і акумулятора, які будемо використовувати в дослідах з електрики.

У гальванічному елементі відбуваються хімічні реакції, і внутрішня енергія, що виділяється при цих реакціях, перетворюється в електричну. Гальваничний елемент складається з цинкової судини (корпусу) Ц. У корпус вставлений вугільний стрижень У, у якого є металева кришка М. Стрижень поміщений в суміш оксиду марганцю (IV) МnО2 і подрібненого вуглецю С. Простір між цинковим корпусом і сумішшю оксиду марганцю з вуглецем заповнений желеподібним розчином солі (хлориду амонію NH4CI) P.

У ході хімічної реакції цинку Zn з хлоридом амонію NH4CI цинкова судина стає негативно зарядженою.

Оксид марганцю несе позитивний заряд, а вставлений у нього вугільний стрижень використовується для передачі позитивного заряду.

Між зарядженими вугільним стрижнем і цинковим посудиною, які називаються електродами, виникає електричне поле. Якщо вугільний стрижень і цинкову судину з’єднати провідником, то по всій довжині під дією електричного поля вільні електрони прийдуть в впорядкований рух. Виникне електричний струм.

Гальванічні елементи – найпоширеніші у світі джерела постійного струму. Їх перевагою є зручність і безпека у використанні.

У побуті часто застосовують батарейки, які можна заряджати багаторазово, – акумулятори (від лат. Акумулятори – нагромаджувати). Найпростіший акумулятор складається з двох свинцевих пластин (електродів), поміщених в розчин сірчаної кислоти.

Щоб акумулятор став джерелом струму, його треба зарядити. Для зарядки через акумулятор пропускають постійний струм від якого-небудь джерела. У процесі зарядки в результаті хімічних реакцій один електрод стає позитивно зарядженим, а інший – негативно. Коли акумулятор зарядиться, його можна використовувати як самостійне джерело струму. Полюси акумуляторів позначені знаками:

    “+”; “-“.

При зарядці позитивний полюс акумулятора з’єднують з позитивним полюсом джерела струму, негативний – з негативним полюсом.

Крім свинцевих, або кислотних, акумуляторів широко застосовують залізонікелеві, або лужні, акумулятори. У них використовується розчин лугу і пластини – одна з спресованого залізного порошку, друга – з пероксиду нікелю.

Акумулятори мають широке і різноманітне застосування. Вони служать для:

    Живлення мережі освітлення залізничних вагонів; Автомобілів; Для запуску автомобільного двигуна; Батареї акумуляторів живлять електроенергією підводний човен під водою; Радіопередавачі і наукова апаратура на штучних супутниках Землі також отримують електроживлення від акумуляторів, встановлених на супутнику.

На електростанціях електричний струм отримують за допомогою генераторів (від лат. Генератор – творець, виробник). Цей електричний струм використовується в промисловості, на транспорті, в сільському господарстві.

Питання
    Що таке електричний струм? Що потрібно створити в провіднику, щоб у ньому виник і існував струм? Які перетворення енергії відбуваються всередині джерела струму? Як влаштований сухий гальванічний елемент? Що є позитивним і негативним полюсами батареї? Як влаштований акумулятор? Де застосовуються акумулятори?
Завдання
    За допомогою Інтернету знайдіть, які існують типи зарядних пристроїв і виділіть їх особливості. Підготуйте презентацію про Застосування акумуляторів.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.50 out of 5)

Електричний струм. Джерела електричного струму