Особенности источников тока

Есть несколько видов источников тока, отличаемые по тому, как именно вырабатывается энергия. Каждый вариант имеет свой тип устройства. Различным является и принцип выработки электрической энергии, а также ее преобразование. Определить, какой тип элемента применяется, можно с помощью графического обозначения.

Что это такое

Источники тока — это элемент электрической цепи, который поддерживает ток с заданными параметрами. При этом поддерживание цепи не зависит от параметров входящих в нее элементов, а именно сопротивления.

Прибор для выработки тока

Различают идеальные и реальные источники тока. Идеальные определяются только воображением. Существует определенный диапазон действия, которое имеет максимальные значения, приближенные к идеалу. То есть осуществляется имитирование идеального источника.

Реальные варианты поддерживает заданные параметры выходного тока и напряжения. Приспособление удерживает такую работу, пока это позволяют делать его заданные характеристики.

Получается, что максимальное значение тока и напряжение дают возможность определять, какой именно вариант источника будет использоваться в цепи — идеальный или реальный.

Виды

Есть несколько видов источников тока. Каждый вариант имеет свои основные показатели, характеристики и особенности. Определяемые показатели:

 

Вид источника
 

Характеристики

 
МеханическийСпециальное устройство (генератор) производит переработку механической энергии в электрическую. В настоящее время большое количество тока производится именно с помощью механических источников тока.
ТепловойПринцип переработки тепловой энергии в электрическую. Такое преобразование происходит благодаря разности температур контактирующих между собой полупроводников. Сейчас разработаны источники тока, в которых тепловая энергия вырабатывается благодаря распаду радиоактивных элементов.
ХимическийХимические можно условно поделить на 3 группы — гальванические, аккумуляторы и тепловые.
  • Гальванический вариант работает посредством взаимодействия 2-х разных металлов, помещенных в электролит.

  • Аккумуляторы — устройства, которые можно несколько раз заряжать и разряжать. Есть несколько видов аккумуляторов различными типами составляющих.

  • Химически-тепловые используются только для кратковременной работы. Применяются в основном в ракетной сфере.

СветовойВ конце XX века достаточно популярными стали солнечные батареи, которые «собирают» световые частицы, которые потом преобразуются в электрическую энергию. Это происходит за счет выдачи напряжения благодаря воздействию на световые частицы.

Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, которые определяются принципом использования, а также исходными показателями вырабатываемой энергии.

Механические

Механические источники тока являются самыми простыми в плане использования и обустройства. Характеристика таких генераторов вполне простая для понимания. В специальных устройствах вырабатывается энергия, а потом преобразуется в нужный вид (электричество). Такие приспособления используются на тепловых электростанциях и гидроэлектростанциях.

Механический

Тепловые источники

Тепловые варианты источников имеют уникальный принцип работы. В результате разности температур, которая возникает между парами контактирующих металлических проводников. В результате возникает термопар.

Обратите внимание! Радиоактивные термопары используют в космической сфере. Эффективность такого использования возможна благодаря долгому сроку службы и огромных показателях вырабатываемой мощности.

В результате такого движения заряженных частиц от горячей части к холодной и возникает электроток. При этом, чем больше температурные разница, тем больше показатель результативной энергии. Термопары используют для измерительных приборов.

Тепловой

Световые источники

Световые источники электроэнергии считаются самыми экологичными, эффективными и дешевыми. Специальная панель из полупроводников поглощает световые частички, которые при таком взаимодействии выдают определенное напряжение.

Световой

При этом световые панели имеют небольшой показатель КПД — 15 %. Панели такого типа используются в бытовых условиях, а в последнее время в космической отрасли. Дополнительным нюансом является высокая стоимость литиевых панелей и дополнительное обустройство мини-станции по преобразованию и выработке электроэнергии.

Химические источники

Основные 3-и группы химических источников имеют и подгруппы. Особенности и принцип работы:

  • Гальванический вид устройства — это одноразовый вариант выработки электроэнергии, то есть после полной зарядки вторичной подзарядке они не поддаются. Обычно это батарейки, которые можно поделить на такие группы: солевые, литиевые, щелочные. Солевые батарейки — самый дешевый тип продукции, но не эффективный. Литиевые — продолжительное время не разряжаются и вырабатывают напряжение в пределах 1,5-3,7 В. Эффективность щелочных такая же, как и у солевых, но сроки работы в 1,5 раза больше.
  • Аккумуляторы бывают нескольких типов: свинцово-кислотные, литий-ионные, никель-кадмиевые.
  • Тепловые используются в ракетной сфере, чтобы производить кратковременный, но плотный ток. Обычно это резервные варианты питания.

Дополнительная информация! Химико-тепловые устройства требуют первоначального нагрева до 500-600 °С, чтобы активизировать твердый электролит.

В определенной сфере используется свой вариант источника. В бытовых условиях применяются в основном батарейки; в производственной — аккумуляторы; а вот более технические сферы требуют наличия тепловых типов.

Химический

Обозначение источников тока

Чтобы при выборе не возникало вопрос относительно того, какой тип источника тока представлен, используются специальные обозначения. В физике есть точные графические изображения, которые помогут определиться с типом используемого источника:

Обозначения

Пояснения к указанным обозначениям:

  • а) общее обозначение источника тока и движущей силы ЭДС;
  • б) графическое изображение без ЭДС;
  • в) химический тип;
  • г) батарея химического источника;
  • д) вариант выработки постоянного напряжения;
  • е) переменное напряжение;
  • ж) генератор, который производит энергию.

Благодаря графическим определителям даже глядя на схему электрической цепи можно понять, какой именно тип используется в данной ситуации. Есть и международные обозначения, которые встречаются немного реже, обычно в проектах международного значения.

Принцип действия

Каждая маркировка источников тока определяет принцип его действия. В каждой ситуации выработка энергии производится посредством взаимодействия составляющих частей.

  • Механический тип. В результате взаимодействия частей механизма возникает трение. Благодаря такому действию возникает статическое электричество. Благодаря специальному преобразователю образовывается постоянный электрический ток.
  • Механические конструкции работают посредством образования последовательно движущихся заряженных частичек. Это возникает благодаря взаимодействию химического элемента с электролитом. Заряженные частички выбиваются из металла, которые низменно присутствует в конструкции таких приспособлений.
  • Солнечные батареи (световые источники) работают за счет выбивания заряженных частиц из диэлектрической (кремниевой) основы благодаря действию светового потока. Благодаря этому возникает постоянное напряжение.
  • Тепловые. Обычно это 2 последовательно соединенных металлических оснований. Одна часть нагревается, а вторая остается охлажденной. При изменении температурного режима возникает разница температур, в результате чего происходит движение заряженных частиц.

Любое изменение в строении может привести к необратимым последствиям, которые проявятся в принципе действия приспособления.

Конструкция

Кроме внешнего вида конструкции еще и по-разному работают. Каждый источник, который выдает электрический ток, имеет определенную конструкцию:

  • Самый простой аккумулятор имеет такое строение. Металлический корпус, внутри которого используется щелочная среда. Дополнительными элементами являются свинцовые пластины. Дополнительно присутствует анод и катод.
Аккумулятор
  • Строение батарейки с наличием сухого элемента, которая относится к типу химических источников. В металлический корпус помещен стержень, который играет роль катода. Остальное пространство заполнено солевым электролитом.
Батарейка
  • Механический тип строения источника тока, а именно генератора переменного тока. Это устройство, состоящее из трещоток или металлической рамки. В действие эти элементы могут приводить магниты или внешние факторы.
Механический принцип устройства
  • Тепловой источник тока, который уже включен в цепь. Это обычная рамка, установленная на подставке из диэлектрика. Обычно конструкция подключена к измерительному прибору, типа Амперметра. Источник тепла — это огонь или внешний электрический импульс.
Тепловое устройство

Подробная конструкция помогает точно понять, как образуется энергия, а потом преобразуется именно в электрическую. Каждый вариант строения обычно заключен в специальный корпус из диэлектрического материала.

Условия работы источников тока

Каждый источник тока работает при определенных условиях. В химических элементах не смогут образовываться заряженные частицы, а также их движение, если будет отсутствовать главная химическая реакция. Если будет отсутствовать анод и катод, то движение частиц даже при химической реакции возникать не будет.

В аккумуляторах происходит похожий процесс, но толчком для возникновения химической реакции является именно замыкание во внешней электрической цепи. Заряженные элементы начинают двигаться от анода к катоду и наоборот, создавая постоянный поток.

Идеальный и реальный

Световые типы не могут работать без наличия источника света. КПД зависит от типа используемого диэлектрического элемента. Дополнительно нужно иметь в наличие приспособление ля преобразования полученной энергии.

Тепловой вариант не будет работать, если буде использовать всего 1 тип металла. Если будет отсутствовать источник тепла, то ни о каком возникновение движущихся частиц не может быть и речи.

Источники

Для выработки электрической энергии нужно выбрать соответствующий потребностям источник тока. Есть несколько вариантов таких приспособлений, каждый из которых имеет определенное строение, принцип работы и особенности в плане технических показателей.

Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Добавить комментарий

Adblock
detector