Цахилгаан гүйдэл, цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэр: тодорхойлолт ба мөн чанар

2024 Зохиолч: Henry Conors | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-12 11:00

Физикийн хичээлээс харахад цахилгаан гүйдэл гэдэг нь цэнэг агуулсан бөөмсийн чиглэсэн дараалсан хөдөлгөөнийг хэлдэг гэдгийг хүн бүр мэддэг. Үүнийг авахын тулд дамжуулагч дотор цахилгаан орон үүсдэг. Цахилгаан гүйдэл удаан үргэлжлэхийн тулд ижил зүйл шаардлагатай.

Цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэр нь: байж болно.

• статик;
• химийн;
• механик;
• хагас дамжуулагч.

Тэд тус бүрт өөр өөр цэнэгтэй бөөмсийг салгах ажил хийгддэг, өөрөөр хэлбэл гүйдлийн эх үүсвэрийн цахилгаан орон үүсдэг. Тусгаарлагдсан, тэдгээр нь туйл, дамжуулагчийн холболтын цэгүүдэд хуримтлагддаг. Туйлуудыг дамжуулагчаар холбоход цэнэгтэй бөөмс хөдөлж, цахилгаан гүйдэл үүснэ.

Цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэр: цахилгаан машины шинэ бүтээл

XVII зууны дунд үе хүртэл маш их хугацаа зарцуулсанхүчин чармайлт. Үүний зэрэгцээ энэ асуудалтай тулгардаг эрдэмтдийн тоо нэмэгдсээр байна. Ингээд Отто фон Герике дэлхийн анхны цахилгаан машин зохион бүтээжээ. Хүхэртэй хийсэн туршилтуудын нэгэнд энэ нь хөндий шилэн бөмбөлөг дотор хайлж, хатуурч, шилийг хугалжээ. Герике бөмбөгийг мушгихаар хүчирхэгжүүлэв. Үүнийг эргүүлж, арьсан дээр дарахад тэрээр оч авав. Энэхүү үрэлт нь богино хугацаанд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ихээхэн дэмжлэг үзүүлсэн. Гэвч шинжлэх ухааны цаашдын хөгжилд л илүү төвөгтэй асуудлууд шийдэгдсэн.

Асуудал нь Гуерикийн төлбөр хурдан алга болсонд байсан. Цэнэглэх хугацааг нэмэгдүүлэхийн тулд цогцсыг хаалттай саванд (шилэн лонх) хийж, цахилгаанжуулсан материал нь хадаастай ус байв. Лонхыг хоёр талдаа дамжуулагч материалаар (тугалган цаас гэх мэт) хучих үед туршилтыг оновчтой болгосон. Үүний үр дүнд тэд усгүйгээр хийх боломжтой гэдгийг ойлгосон.

Мэлхийн хөл нь тэжээлийн эх үүсвэр болно

Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх өөр аргыг Луижи Галвани анх нээсэн. Биологич хүний хувьд тэрээр лабораторид ажиллаж, цахилгаанаар туршилт хийжээ. Үхсэн мэлхийн хөл машинаас оч гарч догдлоход хэрхэн агшиж байсныг тэрээр харсан. Гэвч нэгэн өдөр нэгэн эрдэмтэн түүнд ган хусуураар хүрэхэд санамсаргүй байдлаар ийм үр дүнд хүрсэн.

Тэр цахилгаан гүйдэл яагаад үүссэн шалтгааныг хайж эхлэв. Түүний эцсийн дүгнэлтээр цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэр нь мэлхийн эд эсэд байсан.

Өөр нэг итали хүн Алессандро Вольто урсгалын "мэлхийн" шинж чанар бүтэлгүйтсэнийг нотолсон. Хамгийн том гүйдэл нь ажиглагдсанхүхрийн хүчлийн уусмалд зэс, цайр нэмэхэд үүссэн. Энэ хослолыг гальван эсвэл химийн элемент гэж нэрлэдэг.

Гэхдээ ийм хэрэгслийг ашиглан EMF авах нь хэтэрхий үнэтэй байх болно. Тиймээс эрдэмтэд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх өөр механик арга дээр ажиллаж байна.

Ердийн генератор хэрхэн ажилладаг вэ?

XIX зууны эхээр Г. Х. Эрстед гүйдэл дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд соронзон гаралтай орон үүсдэг болохыг олж мэдэв. Хэсэг хугацааны дараа Фарадей энэ талбайн хүчний шугамууд огтлолцох үед дамжуулагчийн дотор EMF үүсдэг бөгөөд энэ нь гүйдэл үүсгэдэг болохыг олж мэдэв. EMF нь хөдөлгөөний хурд ба дамжуулагч өөрөө, мөн талбайн хүчээс хамаарч өөр өөр байдаг. Секундэд зуун сая хүчний шугамыг гатлахад өдөөгдсөн EMF нь нэг вольттой тэнцэв. Соронзон орон дахь гар дамжуулалт нь их хэмжээний цахилгаан гүйдэл үүсгэх чадваргүй нь тодорхой байна. Энэ төрлийн цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэрүүд нь утсыг том ороомог дээр ороох эсвэл хүрд хэлбэрээр үйлдвэрлэх замаар өөрсдийгөө илүү үр дүнтэй харуулсан. Ороомог нь соронз ба эргэлдэх ус эсвэл уурын хоорондох босоо аманд суурилуулсан. Ийм механик гүйдлийн эх үүсвэр нь ердийн генераторуудад байдаг.

Агуу Тесла

Сербийн гайхамшигт эрдэмтэн Никола Тесла бүх амьдралаа цахилгаан эрчим хүчний салбарт зориулж, олон нээлт хийсэн бөгөөд өнөөг хүртэл бидний ашигладаг. Полифазын цахилгаан машин, асинхрон цахилгаан мотор, олон фазын ээлжит гүйдлээр цахилгаан дамжуулах - энэ бол бүх жагсаалт биш юм.агуу эрдэмтний бүтээлүүд.

Тунгуска солир гэж нэрлэгддэг Сибирьт болсон үзэгдлийг үнэндээ Тесла үүсгэсэн гэж олон хүн үздэг. Гэхдээ магадгүй хамгийн нууцлаг шинэ бүтээлүүдийн нэг бол арван таван сая вольт хүртэлх хүчдэлийг хүлээн авах чадвартай трансформатор юм. Ер бусын зүйл бол түүний төхөөрөмж, тооцоолол нь мэдэгдэж буй хуулиудад нийцдэггүй. Гэвч тэр өдрүүдэд тэд ямар ч эргэлзээгүй вакуум технологийг боловсруулж эхэлсэн. Тиймээс эрдэмтний шинэ бүтээл хэсэг хугацаанд мартагдсан.

Харин өнөөдөр онолын физик бий болсноор түүний бүтээлийг дахин сонирхох болсон. Эфирийг хийн механикийн бүх хууль үйлчилдэг хий гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Тэндээс л агуу Тесла эрч хүчийг татсан юм. Эфирийн онол нь олон эрдэмтдийн дунд эрт дээр үеэс түгээмэл байсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Зөвхөн SRT буюу Эйнштейний эфир байдаг гэдгийг няцаасан харьцангуйн тусгай онол гарч ирснээр энэ нь мартагдсан боловч хожим боловсруулсан ерөнхий онол үүнийг тийм гэж үгүйсгээгүй.

Гэхдээ одоо бол хаа сайгүй байдаг цахилгаан гүйдэл болон төхөөрөмжүүдийн талаар ярилцъя.

Техникийн төхөөрөмжүүдийн хөгжил - одоогийн эх сурвалж

Иймэрхүү төхөөрөмжийг янз бүрийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргахад ашигладаг. Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх физик, химийн аргууд эрт дээр үеэс нээгдэж байсан ч 20-р зууны хоёрдугаар хагаст эрчимтэй хөгжиж эхэлснээр тэд өргөн тархсан байна.радио электроник. Анхны таван гальваник хосыг өөр 25 төрлөөр дүүргэсэн. Онолын хувьд ямар ч исэлдүүлэгч ба бууруулагч дээр чөлөөт энерги гарч болох тул хэдэн мянган гальваник хос байж болно.

Физик гүйдлийн эх үүсвэр

Физик гүйдлийн эх үүсвэрүүд бага зэрэг хожуу хөгжиж эхэлсэн. Орчин үеийн технологи нь улам бүр хатуу шаардлага тавьж, үйлдвэрлэлийн дулааны болон термион генераторууд нэмэгдэж буй ажлуудыг амжилттай даван туулж байна. Физик гүйдлийн эх үүсвэрүүд нь дулааны, цахилгаан соронзон, механик болон цацрагийн болон цөмийн задралын энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм. Эдгээрт дээр дурдсанаас гадна цахилгаан машин, MHD генераторууд, мөн нарны цацраг болон атомын задралыг хувиргахад ашигладаг төхөөрөмжүүд орно.

Дамжуулагч дахь цахилгаан гүйдэл арилахгүйн тулд дамжуулагчийн үзүүр дэх потенциалын зөрүүг хадгалах гадны эх үүсвэр шаардлагатай. Үүний тулд боломжит зөрүүг бий болгож, хадгалахын тулд зарим цахилгаан хөдөлгөгч хүч бүхий эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийг ашигладаг. Цахилгаан гүйдлийн эх үүсвэрийн EMF-ийг хаалттай хэлхээнд эерэг цэнэгийг дамжуулж гүйцэтгэсэн ажлаар хэмждэг.

Гүйдлийн эх үүсвэрийн доторх эсэргүүцэл нь эх үүсвэрээр дамжин өнгөрөх энергийн алдагдлын хэмжээг тодорхойлох тоон үзүүлэлт юм.

Эрчим хүч ба үр ашиг нь гадаад цахилгаан хэлхээний хүчдэлийг EMF-д харьцуулсан харьцаатай тэнцүү байна.

Химийн эх үүсвэродоогийн

Цахилгаан хэлхээний химийн гүйдлийн эх үүсвэр нь химийн урвалын энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргадаг төхөөрөмж юм.

Энэ нь электролиттэй харьцдаг сөрөг цэнэгтэй бууруулагч ба эерэг цэнэгтэй исэлдүүлэгч гэсэн хоёр электрод дээр суурилдаг. Электродуудын хооронд боломжит зөрүү үүсдэг, EMF.

Орчин үеийн төхөөрөмжүүд ихэвчлэн ашигладаг:

• бууруулах бодис болгон - хар тугалга, кадми, цайр болон бусад;
• оксидант - никель гидроксид, хар тугалганы исэл, манган болон бусад;
• электролит - хүчил, шүлт эсвэл давсны уусмал.

Цайр, манганы хуурай эсийг өргөн хэрэглэдэг. Цайраар хийсэн савыг (сөрөг электродтой) авдаг. Манганы давхар ислийг нүүрстөрөгч эсвэл бал чулууны нунтагтай хольсон эерэг электродыг дотор нь байрлуулсан бөгөөд энэ нь эсэргүүцлийг бууруулдаг. Электролит нь аммиак, цардуул болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зуурмаг юм.

Хар тугалганы хүчлийн батерей нь ихэвчлэн цахилгаан хэлхээний химийн хоёрдогч гүйдлийн эх үүсвэр бөгөөд өндөр хүчин чадалтай, тогтвортой ажиллагаатай, хямд өртөгтэй байдаг. Энэ төрлийн батерейг янз бүрийн салбарт ашигладаг. Тэдгээрийг ихэвчлэн монополь эрх мэдэлтэй автомашинд үнэ цэнэтэй батерейнд илүүд үздэг.

Өөр нэг нийтлэг батерей нь төмөр (анод), никель ислийн гидрат (катод) ба электролит болох кали эсвэл натрийн усан уусмалаас бүрдэнэ. Идэвхтэй материалыг никель бүрсэн ган хоолойд хийнэ.

1914 онд Эдисоны үйлдвэр гал гарсны дараа энэ зүйлийн хэрэглээ буурсан. Гэсэн хэдий ч хэрэв бид эхний болон хоёр дахь төрлийн батерейны шинж чанарыг харьцуулж үзвэл төмөр-никель нь хар тугалга-хүчлээс хэд дахин урт ажиллах боломжтой болох нь харагдаж байна.

DC болон хувьсах гүйдлийн генератор

Генератор нь механик энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах зориулалттай төхөөрөмж юм.

Хамгийн энгийн тогтмол гүйдлийн генераторыг соронзон туйлуудын хооронд байрлуулсан дамжуулагчийн хүрээ болон тусгаарлагдсан хагас цагирагтай (коллектор) холбосон төгсгөлүүдээр дүрсэлж болно. Төхөөрөмжийг ажиллуулахын тулд коллектортой хүрээний эргэлтийг хангах шаардлагатай. Дараа нь цахилгаан гүйдэл үүсэж, соронзон орны шугамын нөлөөн дор чиглэлээ өөрчилнө. Гаднах хэлхээнд энэ нь нэг чиглэлд явах болно. Коллектор нь хүрээнээс үүссэн ээлжит гүйдлийг засах болно. Тогтмол гүйдэлд хүрэхийн тулд коллектор нь гучин зургаа ба түүнээс дээш хавтангаар хийгдсэн бөгөөд дамжуулагч нь арматурын ороомгийн хэлбэртэй олон хүрээнээс бүрдэнэ.

Цахилгаан хэлхээн дэх гүйдлийн эх үүсвэр ямар зорилготой болохыг авч үзье. Одоо өөр ямар эх сурвалж байгааг олж мэдье.

Цахилгаан хэлхээ: цахилгаан гүйдэл, гүйдлийн хүч, гүйдлийн эх үүсвэр

Цахилгаан хэлхээ нь гүйдлийн эх үүсвэрээс бүрдэх ба энэ нь бусад объектуудын хамт гүйдлийн замыг үүсгэдэг. Мөн EMF, гүйдэл, хүчдэлийн тухай ойлголтууд нь энэ тохиолдолд тохиолддог цахилгаан соронзон үйл явцыг харуулдаг.

Хамгийн энгийн цахилгаан хэлхээ нь гүйдлийн эх үүсвэр (батарей, гальван элемент, генератор гэх мэт), эрчим хүчний хэрэглэгчид (цахилгаан халаагуур, цахилгаан мотор гэх мэт), түүнчлэн хүчдэлийн терминалуудыг холбосон утаснаас бүрдэнэ. эх сурвалж ба хэрэглэгч.

Цахилгаан хэлхээ нь дотоод (цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр) болон гадаад (утас, унтраалга ба унтраалга, хэмжих хэрэгсэл) хэсгүүдтэй.

Энэ нь зөвхөн хаалттай хэлхээг өгсөн тохиолдолд ажиллах бөгөөд эерэг утгатай байх болно. Аливаа завсарлага нь гүйдлийн урсгалыг зогсооход хүргэдэг.

Цахилгааны хэлхээ нь гальван элемент, цахилгаан аккумлятор, цахилгаан механик болон дулаан цахилгаан үүсгүүр, фотоэлелт гэх мэт гүйдлийн эх үүсвэрээс бүрдэнэ.

Цахилгаан мотор нь эрчим хүчийг механик, гэрэлтүүлэг, халаалтын төхөөрөмж, электролизийн үйлдвэр гэх мэт болгон хувиргадаг цахилгаан хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Туслах төхөөрөмж нь хэмжих хэрэгсэл, хамгаалалтын механизмыг асаах, унтраахад ашигладаг төхөөрөмж юм.

Бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хуваагдана:

• идэвхтэй (цахилгаан хэлхээ нь EMF гүйдлийн эх үүсвэр, цахилгаан мотор, батерей гэх мэтээс бүрддэг);
• идэвхгүй (цахилгаан хүлээн авагч болон холбох утас багтана).

Гинж нь мөн байж болно:

• шугаман, элементийн эсэргүүцэл үргэлж шулуун шугамаар тодорхойлогддог;
• шугаман бус, эсэргүүцэл нь хаана хамаарнахүчдэл эсвэл гүйдэл.

Хэлхээнд гүйдлийн эх үүсвэр, түлхүүр, цахилгаан чийдэн, реостат багтсан хамгийн энгийн хэлхээ байна.

Иймэрхүү техникийн төхөөрөмж хаа сайгүй олширч байгаа хэдий ч, ялангуяа сүүлийн үед хүмүүс эрчим хүчний өөр эх үүсвэр суурилуулах талаар асуулт асуух нь ихсэж байна.

Цахилгаан энергийн төрөл бүрийн эх үүсвэрүүд

Цахилгаан гүйдлийн ямар эх үүсвэрүүд байсаар байна вэ? Энэ нь зөвхөн нар, салхи, дэлхий, далайн түрлэг биш юм. Тэд аль хэдийн албан ёсны цахилгаан эрчим хүчний өөр эх үүсвэр гэгдэх болсон.

Өөр эх сурвалж маш их байгааг би хэлэх ёстой. Тэдгээр нь нийтлэг биш, учир нь тэдгээр нь практик, тохиромжтой биш байна. Гэхдээ ирээдүй тэдний ард үлдэх ч юм билүү хэн мэдлээ.

Тиймээс цахилгаан энергийг давстай уснаас гаргаж авч болно. Норвеги энэ технологийг ашиглан цахилгаан станцаа аль хэдийн барьсан.

Цахилгаан станцууд нь хатуу исэл электролит бүхий түлшний эсүүд дээр ажиллах боломжтой.

Пьезоцахилгаан үүсгүүрүүд нь кинетик эрчим хүчээр ажилладаг (явган хүний зам, хурд сааруулагч, турник болон бүжгийн талбай хүртэл энэ технологид аль хэдийн бий болсон) гэдгээрээ алдартай.

Хүний биеийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах зорилготой нано генераторууд бас байдаг.

Бас байшинг халаахад хэрэглэдэг замаг, хөл бөмбөгийн сэлэм зэргийг яах вэ?цахилгаан эрчим хүч, гаджетыг цэнэглэх боломжтой унадаг дугуй, тэр ч байтугай эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашигладаг нарийн зүссэн цаас?

Галт уулын эрчим хүчийг хөгжүүлэх асар том хэтийн төлөв мэдээжийн хэрэг.

Энэ бүхэн бол эрдэмтдийн ажиллаж байгаа өнөөгийн бодит байдал. Тэдгээрийн зарим нь удалгүй айлуудын цахилгаан гэх мэт ердийн зүйл болж магадгүй.

Магадгүй хэн нэгэн эрдэмтэн Никола Теслагийн нууцыг дэлгэж, хүн төрөлхтөн эфирээс цахилгаан эрчим хүчийг хялбархан хүлээн авах болов уу?