Nguồn dòng điện là thiết bị mà dòng điện được tạo ra trong mạch điện kín. Hiện tại, một số lượng lớn các loại nguồn như vậy đã được phát minh. Mỗi loại được sử dụng cho các mục đích cụ thể.
Nội dung
Các loại nguồn dòng điện
Có các loại nguồn điện sau:
- cơ khí;
- nhiệt;
- nhẹ;
- hóa học.
Nguồn cơ khí
Các nguồn này chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Việc chuyển đổi được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt - máy phát điện. Máy phát điện chính là máy phát điện tuabin, trong đó máy điện được điều khiển bởi dòng khí hoặc hơi nước, và máy phát điện thủy lực, chuyển đổi năng lượng của nước rơi thành điện năng. Hầu hết điện năng trên Trái đất được sản xuất chính xác bằng các bộ chuyển đổi cơ học.
Nguồn nhiệt
Tại đây, nhiệt năng được chuyển hóa thành điện năng. Sự xuất hiện của dòng điện là do sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai cặp kim loại tiếp xúc hoặc chất bán dẫn - cặp nhiệt điện. Trong trường hợp này, các hạt mang điện được chuyển từ vùng nóng sang vùng lạnh. Độ lớn của dòng điện phụ thuộc trực tiếp vào sự chênh lệch nhiệt độ: sự chênh lệch này càng lớn thì cường độ dòng điện càng lớn. Các cặp nhiệt điện làm bằng chất bán dẫn cho nhiệt điện lớn gấp 1000 lần so với cặp nhiệt điện lưỡng kim, do đó có thể tạo ra nguồn dòng điện từ chúng. Cặp nhiệt điện bằng kim loại chỉ dùng để đo nhiệt độ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO! Để có một cặp nhiệt điện, bạn cần phải nối 2 kim loại khác nhau.
Hiện tại, các nguyên tố mới đã được phát triển dựa trên sự chuyển đổi nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình phân rã tự nhiên của các đồng vị phóng xạ. Các phần tử như vậy được gọi là máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ. Trong tàu vũ trụ, một máy phát điện sử dụng đồng vị plutonium-238 đã chứng tỏ bản thân rất tốt. Nó cho công suất 470 W ở hiệu điện thế 30 V. Vì chu kỳ bán rã của đồng vị này là 87,7 năm nên tuổi thọ của máy phát điện là rất dài. Một cặp nhiệt điện lưỡng kim được dùng để biến nhiệt thành điện năng.
nguồn sáng
Với sự phát triển của vật lý bán dẫn vào cuối thế kỷ 20, nguồn dòng điện mới đã xuất hiện - pin năng lượng mặt trời, trong đó năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành năng lượng điện. Chúng sử dụng đặc tính của chất bán dẫn để tạo ra điện áp khi tiếp xúc với thông lượng ánh sáng. Hiệu ứng này đặc biệt mạnh đối với chất bán dẫn silicon. Tuy nhiên, hiệu suất của các yếu tố này không vượt quá 15%.Các tấm pin mặt trời đã trở nên không thể thiếu trong ngành công nghiệp vũ trụ, và bắt đầu được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Giá của các nguồn cung cấp điện như vậy không ngừng giảm, nhưng vẫn ở mức khá cao: khoảng 100 rúp trên 1 watt điện.
Nguồn hóa chất
Tất cả các nguồn hóa chất có thể được chia thành 3 nhóm:
- Galvanic
- Ắc quy
- Nhiệt
Tế bào Galvanic hoạt động trên cơ sở tương tác của hai kim loại khác nhau được đặt trong bình điện phân. Các nguyên tố hóa học khác nhau và hợp chất của chúng có thể đóng vai trò là cặp kim loại và chất điện phân. Loại và đặc điểm của phần tử phụ thuộc vào điều này.
QUAN TRỌNG! Tế bào Galvanic chỉ được sử dụng một lần, tức là Sau khi xả, chúng không thể được phục hồi.
Có 3 loại nguồn điện mạ (hoặc pin):
- Muối ăn;
- Kiềm hóa;
- Liti.
Muối, hay còn gọi là "khô", pin sử dụng chất điện phân dạng bột nhão từ muối kim loại, được đặt trong một cốc kẽm. Cực âm là một thanh graphit-mangan nằm ở tâm cốc. Vật liệu rẻ và dễ sản xuất của những loại pin như vậy khiến chúng trở nên rẻ nhất. Nhưng về đặc tính, chúng kém hơn hẳn so với kiềm và liti.
Pin kiềm sử dụng dung dịch kiềm, kali hydroxit, làm chất điện phân. Cực dương kẽm được thay thế bằng kẽm bột, giúp tăng công suất dòng điện theo nguyên tố và thời gian hoạt động. Các nguyên tố này phục vụ lâu hơn 1,5 lần so với các nguyên tố muối.
Trong pin lithium, cực dương được làm bằng lithium, một kim loại kiềm, giúp tăng thời gian hoạt động lên rất nhiều. Nhưng đồng thời, giá tăng do chi phí lithium tương đối cao. Ngoài ra, pin lithium có thể có điện áp khác tùy thuộc vào vật liệu làm catốt.Họ sản xuất pin có điện áp từ 1,5 V đến 3,7 V.
Ắc quy là nguồn cung cấp dòng điện có thể chịu nhiều chu kỳ nạp - phóng điện. Các loại pin chính là:
- Axit chì;
- Lithi-ion;
- Niken-cađimi.
Ắc quy axit-chì bao gồm các tấm chì được ngâm trong dung dịch axit sunfuric. Khi một mạch điện bên ngoài được đóng lại, một phản ứng hóa học xảy ra, kết quả là chì được chuyển thành chì sunfat ở cực âm và cực dương, đồng thời nước cũng được tạo thành. Trong quá trình sạc, chì sunfat ở cực dương bị khử thành chì và ở cực âm thành chì đioxit.
TÀI LIỆU THAM KHẢO! Một phần tử của pin chì kẽm tạo ra hiệu điện thế 2 V. Bằng cách mắc nối tiếp các phần tử, bạn có thể nhận được bất kỳ điện áp nào là bội số của 2. Ví dụ, trong pin ô tô, điện áp là 12 V, bởi vì. kết nối 6 phần tử.
Pin lithium-ion có tên là do các ion lithium đóng vai trò là chất mang điện trong chất điện phân. Các ion bắt nguồn từ cực âm, được tạo thành từ muối liti trên nền lá nhôm. Cực dương được làm bằng các vật liệu khác nhau: than chì, ôxít coban và các hợp chất khác trên nền lá đồng.
Điện áp, tùy thuộc vào các thành phần được sử dụng, có thể từ 3 V đến 4,2 V. Do khả năng tự phóng điện thấp và số lượng chu kỳ sạc-xả lớn, pin lithium-ion đã trở nên rất phổ biến trong các thiết bị gia dụng.
QUAN TRỌNG! Pin Lithium-ion rất nhạy cảm với việc sạc quá mức.Do đó, để sạc chúng, bạn cần sử dụng bộ sạc được thiết kế chỉ dành riêng cho chúng, được tích hợp các mạch đặc biệt giúp ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức. Nếu không, pin có thể bị phá hủy và bốc cháy.
Trong pin niken-cadmium, cực âm được làm bằng muối niken trên lưới thép, cực dương được làm bằng muối cadimi trên lưới thép, và chất điện phân là hỗn hợp của lithium hydroxit và kali hydroxit. Điện áp danh định của pin như vậy là 1,37 V. Nó có thể chịu được từ 100 đến 900 chu kỳ sạc-xả.
TÀI LIỆU THAM KHẢO! Pin nickel-cadmium có thể được lưu trữ ở trạng thái phóng điện, không giống như lithium-ion.
Các nguyên tố nhiệt hóa học đóng vai trò là nguồn điện dự phòng. Chúng cung cấp các đặc tính tuyệt vời về mật độ dòng điện cụ thể, nhưng có tuổi thọ ngắn (lên đến 1 giờ). Chúng chủ yếu được sử dụng trong công nghệ tên lửa, nơi cần độ tin cậy và hoạt động trong thời gian ngắn.
QUAN TRỌNG! Ban đầu, các nguồn nhiệt hóa học không thể tạo ra dòng điện. Trong đó, chất điện phân được chứa ở trạng thái rắn, và để đưa pin vào trạng thái hoạt động, cần phải làm nóng đến 500-600 ° C. Việc gia nhiệt như vậy được thực hiện bởi một hỗn hợp pháo hoa đặc biệt, bắt lửa vào đúng thời điểm.
Sự khác biệt giữa nguồn thực và nguồn lý tưởng
Theo định luật vật lý, một nguồn lý tưởng phải có nội trở vô hạn để đảm bảo dòng điện không đổi trong tải. Nguồn thực có điện trở trong hữu hạn, có nghĩa là dòng điện phụ thuộc cả tải ngoài và điện trở trong.
Dưới đây là tóm tắt ngắn gọn về sự đa dạng của các nguồn hiện đại của dòng điện. Có thể thấy từ đánh giá, cho đến nay, một số lượng ấn tượng các nguồn đã được tạo ra với các đặc điểm phù hợp với bất kỳ ứng dụng nào.
Các bài tương tự:
