Koks šaltinis vadinamas srovės šaltiniu. Elektros srovė, elektros srovės šaltiniai: apibrėžimas ir esmė. Mechaniniai srovės šaltiniai

Dabartiniai šaltiniai

įrenginiai, kurie konvertuoja Skirtingos rūšys energiją į elektros energiją. Pagal konvertuojamos energijos rūšį I. t. sąlyginai galima skirstyti į cheminę ir fizikinę. Informacija apie pirmąją cheminę I. t. (galvaninius elementus ir akumuliatorius) siekia XIX a. (pvz., „Volta“ akumuliatorius, „Leclanchet“ elementas). Tačiau iki 1940 m 20 amžiaus pasaulyje sukurta ir projektuose įdiegta ne daugiau kaip 5 galvaninių porų tipai. Nuo 40-ųjų vidurio. Tobulėjant radijo elektronikai ir plačiai panaudojus autonominę I. T., buvo sukurta dar apie 25 tipų galvaninių porų. Teoriškai praktiškai bet kurio oksidatoriaus ir redukcijos agento cheminių reakcijų laisvoji energija gali būti realizuota I. t., taigi, galima realizuoti kelis tūkstančius galvaninių porų. Daugumos fizinių I. t. veikimo principai buvo žinomi jau XIX a. Ateityje sparčiai tobulėjant ir tobulėjant turbogeneratoriams ir hidrogeneratoriams jie tapo pagrindiniais pramoniniais elektros energijos šaltiniais. Fizinė I. t., remiantis kitais principais, pramonės plėtra sulaukė tik 50-60 m. XX a., o tai lemia išaugę ir gana specifiniai šiuolaikinių technologijų reikalavimai. 60-aisiais. techniškai išsivysčiusios šalys jau turėjo pramoninių termogeneratorių, termoelektrinių (SSRS, Vokietija, JAV), atominių baterijų (Prancūzija, JAV, SSRS) pavyzdžius.

Technologijų pažanga, elektrotechnikos ir elektronikos skverbimasis į transportą, buitį, mediciną ir kt., paskatino autonominių maitinimo šaltinių plėtrą, tarp kurių reikšmingą vietą kiekybine prasme užėmė cheminė I. t., tapusi masinio vartojimo produktais. Nešiojami apšvietimo prietaisai, magnetofonai ir radijo imtuvai, televizoriai ir nešiojama medicinos įranga, geležinkelio įranga. transporto priemonėse, automobiliai, traktoriai, lėktuvai, dirbtiniai palydovai, erdvėlaiviai, ryšių įranga ir daug daugiau yra aprūpinti mažo dydžio I.T.

I. t. teorija numato visų elektros srovės generavimo proceso etapų tyrimą, remiantis šiuolaikinėmis idėjomis apie kietųjų kūnų, skysčių ir dujų fiziką, apie krūvio perdavimo procesus ir elektrochemines reakcijas. I. T. teorija taip pat tiria optimizavimo klausimus, įskaitant tiek pradinių parametrų, užtikrinančių optimalias I. T. išėjimo charakteristikas, pasirinkimą, tiek ateities I. T. K charakteristikų prognozavimo metodų kūrimą. svarbiausias savybes I. t. apima: efektyvumą, energijos intensyvumą (arba specifinį energijos intensyvumą), galią (arba specifinę galią masės, tūrio vienetui ir pan.), tarnavimo laiką, pagamintos elektros energijos kokybę (dažnį, įtampą, perkrovos pajėgumą, kainą, patikimumą). ).

Cheminiai srovės šaltiniaiĮprasta vadinti prietaisus, generuojančius elektros srovę dėl cheminių reagentų redokso reakcijų energijos. Pagal veikimo schemą ir galimybę tiekti energiją į elektros tinklą cheminiai generatoriai skirstomi į pirminius, antrinius ir rezervinius, taip pat elektrocheminius generatorius. Pirminė I. t. (galvaniniai elementai ir baterijos) leidžia, kaip taisyklė, vieną kartą panaudoti cheminių reagentų energiją. Atskiros elektrocheminių elementų ir baterijų konstrukcijos leidžia trumpam pakartotinai panaudoti reagentų energiją po elektros įkrovimo. Teigiamas (katodinis) ir neigiamas (anodinis) elektrodai, atskirti skystu arba pastos pavidalo elektrolitu arba porėta separatoriaus membrana su joje absorbuotu elektrolitu, yra elektra sujungti (galvaninė jungtis) per visą įrenginio eksploatavimo laiką. I. t.

Fiziniai srovės šaltiniai vadinami įrenginiais, kurie šiluminę, mechaninę, elektromagnetinę energiją, taip pat spinduliuotės ir branduolinio skilimo energiją paverčia elektros energija. Pagal dažniausiai naudojamą klasifikaciją į fizines I. t. priskiriami: elektros mašinų generatoriai, termoelektriniai generatoriai, termokonverteriai, MHD generatoriai, taip pat generatoriai, konvertuojantys saulės spinduliuotės ir atominio skilimo energiją.

Elektros mašinų generatoriai, kurie mechaninę energiją paverčia elektros energija, yra labiausiai paplitęs elektros energijos šaltinių tipas, šiuolaikinės energijos pagrindas. Jie gali būti klasifikuojami pagal galią (iš akcijų antradienis iki šimtų MW), pagal paskirtį ir veikimo ypatybes (stacionarus, transportinis, budėjimo režimas ir kt.), pagal variklio tipą (dyzeliniai generatoriai, turbo ir hidrogeneratoriai), pagal darbinį skystį (garai, vanduo, dujos) ir kt. Ilgas teorinio, konstruktyvaus ir technologinio tobulinimo laikotarpis, šio tipo I.t. charakteristikos pasiekė reikšmes, artimas ribinei (žr. Elektromašinos generatorius).

Termoelektrinio generatoriaus (TEG) veikimas pagrįstas Seebeck efekto panaudojimu a. TEG darbinė medžiaga yra įvairūs puslaidininkiniai silicio, germanio ir kt. junginiai (paprastai kieti tirpalai). TEG efektyvumas nuo 3 iki 15% temperatūrų diapazone nuo 100 iki 1000°C. TEG tyrimai atliekami SSRS, JAV, Prancūzijoje ir kt. Galimos TEG taikymo sritys: autonominiai energijos šaltiniai (transporte, ryšių technikoje, medicinoje), antikorozinė apsauga (magistraliniuose vamzdynuose) ir kt. (žr. Termoelektrinį generatorių).

Termioninio konverterio (TEC) veikimo principas pagrįstas terminio efekto (elektronų emisijos įkaitinto metalo paviršiumi) panaudojimu. Termioninis elektronų srautas daugiausia priklauso nuo temperatūros ir medžiagos paviršiaus savybių. TEC atskirų laboratorinių mėginių efektyvumas siekia 30%, o veikiančių elektrinių 15% (elektros galia paimta iš katodo paviršiaus vieneto - 30). antradienis/cm 2). Perspektyviausias yra TPP naudojimas kaip autonominiai didelės galios elektros energijos šaltiniai (iki 100 kW). TEC darbai vykdomi SSRS, JAV, VFR, Prancūzijoje ir kt. (žr. Termioninės energijos keitiklis).

Saulės spinduliuotės energiją paverčiančios I. t. veikimo principas pagrįstas vidinio fotoelektrinio efekto panaudojimu (žr. Fotoelektriniai reiškiniai). Fotovoltinis generatorius (saulės baterija) yra vožtuvų fotoelementų rinkinys, kuris saulės spinduliuotės energiją paverčia elektros energija. Beveik tiesioginis saulės spinduliuotės energijos pavertimas tapo įmanomas tik 1953 m. sukūrus labai efektyvų fotoelementą, pagamintą iš vieno kristalo silicio. Geriausi silicio saulės elementų pavyzdžiai turi apie 15% efektyvumą; jų tarnavimo laikas praktiškai neribotas. Saulės baterijos daugiausia naudojamos kosmoso technologijose, kur jos užima dominuojančią padėtį kaip energijos šaltiniai dirbtiniuose Žemės palydovuose, orbitinėse stotyse ir erdvėlaiviuose, taip pat tiekti elektrą į vietoves, nutolusias nuo elektros linijos su daugybe saulėtos dienos per metus, pavyzdžiui, Turkmėnijos TSR, Indijoje, Pakistane (žr. Saulės technologija).

I. t., konvertuojant atominio skilimo energiją (atominės baterijos), panaudojimas kinetinė energijaβ skilimo metu susidarančių elektronų. Iki 1971 metų šie I. t. buvo kuriami, o jų praktinis panaudojimas reikalauja išspręsti daugybę projektavimo ir technologinių problemų. Atominių baterijų efektyvumas mažas (iki 1%), o pritaikymo sritis galima nustatyti tik sukaupus pakankamą jų naudojimo patirtį.

Lit.žr. straipsnius, kuriuose aprašomi tam tikri dabartinių šaltinių tipai.

N. S. Lidorenko.

Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

Pažiūrėkite, kas yra „maitinimo šaltiniai“ kituose žodynuose:

Didelis enciklopedinis žodynas

Įrenginiai, paverčiantys įvairių rūšių energiją į elektros energiją. Paprastai yra cheminių srovės šaltinių, kuriuose dėl redokso reakcijos susidaro elektros energija (galvaniniai elementai), o fiziniai ... ... enciklopedinis žodynas

Žr. Cheminiai energijos šaltiniai, Fiziniai energijos šaltiniai. Enciklopedija „Technologija“. Maskva: Rosmanas. 2006... Technologijos enciklopedija

Įrenginiai, konvertuojantys decomp. energijos rūšys į elektros energiją. Pagal konvertuojamos energijos rūšį I. t. galima suskirstyti į cheminę ir fizinę. Cheminės I. t. prietaisai, gaminantys elektros energiją. energija, atsirandanti dėl oksidacijos ... Didelis enciklopedinis politechnikos žodynas

Įrenginiai, konvertuojantys decomp. energijos rūšys į elektros energiją. Sąlygiškai atskirti chem. I. t., kurioje dėl oksidacijos susidaro elektros energija. atkurti. reakcijos ir fizinės I. t., konvertuojantis terminis, mechaninis, el. magn., taip pat ...... Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas

- (sutrump. HIT) prietaisai, kuriuose juose vykstančių cheminių reakcijų energija tiesiogiai paverčiama elektros energija. Turinys 1 Kūrimo istorija 2 Veikimo principas ... Vikipedija

Prietaisai, generuojantys elektros energiją tiesiogiai konvertuodami redokso reakcijų cheminę energiją. Pirmasis H. ir. t., sukurta XIX a. (Voltainis stulpas, 1800 m.; elementas Daniel Jacobi, 1836; Leclancheto elementas ... Didžioji sovietinė enciklopedija

Cheminiai srovės šaltiniai, kurių konstrukcija leidžia ilgas laikas laikyti juos neaktyvioje (neveikiančioje) būsenoje ir, jei reikia, pradėti eksploatuoti, užtikrinant elektrolito prieigą prie elektrodų arba perkeliant elektrolitą į veikiantį ... ... enciklopedinis žodynas

Kalbant apie elektros energijos naudojimą kasdieniame gyvenime, gamyboje ar transporte jie reiškia elektrinio darbąsrovė. Elektros srovė vartotojui tiekiama iš elektrinėslaidu. Todėl, kai namai staiga užgęstaelektros lempos arba elektrinių traukinių judėjimas sustoja,troleibusų, sako, kad laiduose dingo srovė.

Norint, kad elektros srovė laidininkuose egzistuotų ilgą laiką, reikia visą tą laiką palaikyti jame elektrinį lauką. Elektrinis laukas laidininkuose yra sukurtas ir ilgą laiką gali būti palaikomas elektros srovės šaltiniais.

Srovės šaltinis yra įrenginys, kuriame tam tikra energija paverčiama elektros energija.

Bet kuriame srovės šaltinyje dirbama siekiant atskirti teigiamai ir neigiamai įkrautas daleles, kurios kaupiasi šaltinio poliuose.Atskirtos dalelės kaupiasi srovės šaltinio poliuose. Tai yra vietos, prie kurios laidininkai prijungiami naudojant gnybtus arba spaustukus, pavadinimas. Vienas srovės šaltinio polius įkrautas teigiamai, kitas – neigiamai. Jei šaltinio poliai yra sujungti laidininku, tada, veikiant elektriniam laukui, laisvai įkrautos dalelės laidininke pradės judėti tam tikra kryptimi, atsiras elektros srovė.

Yra įvairių tipų srovės šaltiniai:

Mechaninis srovės šaltinis

Mechaninė energija paverčiama elektros energija.

Tai: elektroforinė mašina (mašinos diskai sukami priešingomis kryptimis. Dėl šepečių trinties ant diskų ant mašinos laidininkų kaupiasi priešingo ženklo krūviai), dinamo, generatoriai.

Šiluminės srovės šaltinis

Vidinė energija paverčiama elektros energija.

Pavyzdžiui, termoelementas - du laidai iš skirtingi metalai reikia lituoti is vienos briaunos, tada kaitinti litavimo vieta, tada tarp kitu siu laidu galu atsiras itampa.

Jie naudojami šiluminiuose jutikliuose ir geoterminėse elektrinėse.

Šviesos srovės šaltinis

Šviesos energija paverčiama elektros energija.

Pavyzdžiui, fotoelementas – apšviečiant kai kuriuos puslaidininkius šviesos energija paverčiama elektros energija. Saulės baterijos yra sudarytos iš fotovoltinių elementų.

Jie naudojami saulės baterijose, šviesos jutikliuose, skaičiuotuvuose, vaizdo kamerose.

Cheminis srovės šaltinis

Dėl cheminių reakcijų vidinė energija paverčiama elektros energija.

Galvaniniai elementai yra labiausiai paplitę nuolatinės srovės šaltiniai pasaulyje. Jų pranašumas yra patogumas ir saugumas naudojant. Baterijos buvo išrastos labai seniai, elektros vystymosi aušroje. Tada jie taip pat nežinojo, kaip perduoti srovę dideliais atstumais, naudojo ją tik laboratorijoje. Tačiau iki šiol įvairios baterijų galimybės neprarado savo aktualumo. Yra vienkartinės ir daugkartinės baterijos – akumuliatoriai.

Vienkartinės baterijos išnaudoja visą savo potencialą eksploatacijos metu ir nebetinka.

Kasdieniame gyvenime dažnai naudojamos baterijos, kurias galima įkrauti daug kartų – akumuliatoriai (iš lotyniško žodžio akumuliatorius – kaupti). Paprasčiausias akumuliatorius susideda iš dviejų švino plokštelių (elektrodų), patalpintų į sieros rūgšties tirpalą.

Kad baterija taptų srovės šaltiniu, ji turi būti įkrauta. Norėdami įkrauti akumuliatorių, per jį iš tam tikro šaltinio perduodama nuolatinė srovė. Įkrovimo proceso metu dėl cheminių reakcijų vienas elektrodas įkraunamas teigiamai, o kitas – neigiamai. Kai baterija įkraunama, ji gali būti naudojama kaip nepriklausomas maitinimo šaltinis. Akumuliatoriaus poliai pažymėti „+“ ir „-“ ženklais. Įkraunant akumuliatoriaus teigiamas polius yra prijungtas prie teigiamo srovės šaltinio poliaus, neigiamas - prie neigiamo poliaus.

Elektros srovės šaltiniai Užbaigė: Antonas Rubcovas, 8 B klasės mokinys, 105 vidurinė mokykla Darbo vadovas: Maslova E. A. fizikos mokytojas

Pasirinkdamas temą norėjau išstudijuoti elektros srovės šaltinių kūrimo istoriją, taip pat kai kuriuos šaltinius pasidaryti savo rankomis, kartodamas garsių mokslininkų eksperimentus. Aktualumas Žmonija negali egzistuoti be elektros energijos ir galbūt kas nors galės atrasti naujus elektros srovės šaltinius, kurie yra ekonomiškesni ir pigesni. Darbo tikslas – ištirti pagrindinius elektros srovės šaltinių tipus, jų veikimo principą ir šaltinių gamybą savo rankomis. Uždaviniai: 1. Apsvarstykite pagrindinius elektros srovės šaltinių tipus. 2. Ištirti srovės šaltinių veikimo principą. 3. Padarykite kai kuriuos šaltinius savo rankomis.

Pagrindinė dalis Srovės šaltinis yra įrenginys, kuriame bet kokios rūšies energija paverčiama elektros energija. Bet kuriame srovės šaltinyje dirbama siekiant atskirti teigiamai ir neigiamai įkrautas daleles, kurios kaupiasi šaltinio poliuose. Elektros srovė – tai kryptingas (tvarkingas) įkrautų dalelių (elektronų, jonų ir kt.) judėjimas Srovės kryptimi imama teigiamai įkrautų dalelių judėjimo kryptis. Jei srovę sukuria neigiamai įkrautos dalelės (pavyzdžiui, elektronai), tada srovės kryptis laikoma priešinga dalelių judėjimo krypčiai.

Pirmųjų dabartinių šaltinių sukūrimo istorija

Gintaro savybės Pirmą kartą Thales iš Mileto atkreipė dėmesį į elektros krūvį. Jis atrado, kad gintaras, įtrintas su vilna, įgauna savybių pritraukti smulkius daiktus. Suakmenėjusi senųjų medžių, augusių mūsų planetoje prieš 38-120 milijonų metų, sakai.

Elektrinė mašina Otto von Guericke Otto von Guericke išrado pirmąjį elektromobilį. Išlydytą sierą jis supylė į tuščiavidurį stiklinį dubenį ir, kai siera sustingo, išdaužė stiklą. Tada Guericke sustiprino sieros rutulį, kad jį būtų galima pasukti rankena. Norint gauti krūvį, reikėjo viena ranka pasukti rutulį, o kita - prispausti prie jo odos gabalėlį. Trintis padidino rutulio įtampą iki vertės, kurios pakaktų kelių centimetrų ilgio kibirkštims atsirasti.

Leyden jar Leyden jar yra stiklinis butelis, apvyniotas folija iš abiejų pusių. Stiklainio viduje yra metalinis strypas. Bankas, sujungtas plokštėmis su elektros mašina, galėtų sukaupti nemažą kiekį elektros. Jeigu jo plokštės buvo sujungtos storos vielos gabalėliu, tai grandinės vietoje šoko stipri kibirkštis, o susikaupęs elektros krūvis akimirksniu dingo. Taigi tapo įmanoma gauti trumpalaikę elektros srovę. Tada vėl teko apmokestinti banką. Dabar tokius įrenginius vadiname elektriniais kondensatoriais.

Elementas Galvani Luigi Galvani (1737-1798) – vienas iš elektros teorijos įkūrėjų, jo eksperimentai su „gyvuline“ elektra padėjo pamatus naujai mokslo krypčiai – elektrofiziologijai. Atlikdamas eksperimentus su varlėmis, Galvani pasiūlė elektros egzistavimą gyvuose organizmuose. Jo vardu buvo pavadintas galvaninis elementas – baterija.

Volta kolona Alesandro Volta (1745–1827) – italų fizikas, chemikas ir fiziologas, nuolatinės elektros srovės šaltinio išradėjas. Pirmasis jo srovės šaltinis yra „voltinė kolona“. Volta pakaitomis vieną ant kito uždėjo kelias dešimtis mažų cinko ir sidabro apskritimų, tarp jų klodama pasūdytu vandeniu suvilgytą popierių.

Pagrindiniai elektros srovės šaltinių tipai Mechaninė Šiluminė Šviesa Cheminė Termopora Fotoelementas Elektroforetinė mašina Galvaninis elementas

Gyvūninės kilmės maitinimo šaltiniai

Elektra gyvų organizmų viduje Daugelis augalų patiria žalos srovių. Lapų ir stiebų dalys visada yra neigiamai įkrautos normalių audinių atžvilgiu.

Gyvūnai, generuojantys elektros srovę Elektrinis erelis (iki 220 V) Amerikinis šamas (iki 360 V) Ungurys (iki 1200 V)

Vaisiai ir daržovės, gaminantys elektros energiją. Vaisiai ir daržovės gali būti suskirstyti į iš pradžių turinčius ir įgytą vidinį šarminį arba rūgščių balansą oksidacijos procese. Pirmieji apima citrusinius vaisius (citriną) ir bulves. Ir, pavyzdžiui, antram marinuoti agurkai ir marinuotų pomidorų.

Atmosferos elektra Judant orui, dėl kontakto įsielektrina įvairūs oro srautai. Viena debesies dalis (viršutinė) įelektrinama teigiamai, o kita (apatinė) – neigiamai. Tuo metu, kai debesies krūvis tampa didelis, tarp dviejų jo elektrifikuotų dalių peršoka galinga elektros kibirkštis – žaibas.

Praktinė dalis

Naminės baterijos Naminių baterijų gamybai reikalingi įrenginiai ir medžiagos: Varinė plokštelė Cinko plokštelė Citrina, agurkas, soda, vanduo, monetos Voltmetras Jungimo laidai

Citrininis galvaninis elementas Sukuria elektros srovę su įtampa

Galvaninis elementas iš pirmojo marinuoto agurko Pagal įtampą generuoja elektros srovę

Galvaninė ląstelė iš antrojo ir trečiojo agurkų

Dviejų raugintų agurkų baterija. Su įtampa generuoja elektros srovę

Trijų marinatų baterija Sukuria elektros srovę su įtampa

Į trijų raugintų agurkų grandinę įtraukta lemputė Surinkta grandinėle Lemputė užsidegė

Sodos baterija Gamina elektros srovę su įtampa

Sodos baterija iš dviejų ir trijų elementų

Šviesos lemputė, įtraukta į trijų sodos elementų grandinę. Surinkta grandinė Šviesos lemputė užsidegė

Druskos baterija Sukuria elektros srovę su įtampa

Išvada Siekdamas šio darbo tikslo, išsprendžiau šiuos uždavinius: Apsvarstykite pagrindinius elektros srovės šaltinių tipus. 1. Mechaniniai srovės šaltiniai 2. Šiluminės srovės šaltiniai 3. Šviesos srovės šaltiniai 4. Cheminiai srovės šaltiniai Išstudijavo srovės šaltinių veikimo principą. Kai kuriuos šaltinius sukūrė savo rankomis. 1. Citrininis galvaninis elementas. 2. Raugintų agurkų galvaninis elementas. 3. Sodos baterija. 4. Sūrus akumuliatorius.

Bibliografija Abramov S.S.. Didžioji Kirilo ir Mifodžio enciklopedija. 2009 Wikipedia – nemokama enciklopedija. www. ru. wikipedia. org. Julianas Hollandas. Didelė iliustruota polimatų enciklopedija. "Makhaon" 2001; Kartsevas V.P. Didžiųjų lygčių nuotykiai. M.: Švietimas, 2007 m

SROVĖS ŠALTINIAI, įrenginiai, paverčiantys įvairias energijos rūšis į elektros energiją. Pagal konvertuojamos energijos tipą srovės šaltiniai sąlygiškai skirstomi į cheminius ir fizinius. Pirmoji informacija apie cheminius srovės šaltinius (galvaninius elementus ir baterijas) datuojama XIX amžiuje (pavyzdžiui, voltų kolona, ​​1800 m.; Daniel-Jacobi elementas, 1836 m.; švino baterija, 1859 m.). Iki 1940-ųjų pasaulyje buvo sukurti ir praktiškai pritaikyti tik keli galvaninių elementų ir baterijų tipai; ateityje, plėtojant radijo elektroniką ir plačiai naudojant autonominius maitinimo šaltinius, jų gamyba buvo nuolat plečiama. Nešiojami apšvietimo prietaisai, magnetofonai ir radijo imtuvai, televizoriai ir nešiojama medicinos įranga, transporto priemonės, orlaiviai ir erdvėlaiviai ir daug daugiau aprūpinti nedideliais srovės šaltiniais. Pirmąjį nuolatinės srovės elektros generatorių sukūrė B. S. Jacobi 1842 m. Nuo XX a. 20-ojo dešimtmečio turbogeneratoriai ir hidrogeneratoriai buvo naudojami kaip pramoniniai elektros energijos šaltiniai. XX amžiaus II pusėje, išaugus šiuolaikinių technologijų reikalavimams, buvo sukurti ir plėtoti kitais principais paremti fiziniai srovės šaltiniai (termoelektriniai generatoriai, termoelektriniai keitikliai, saulės baterijos ir kt.).

Svarbiausios srovės šaltinių charakteristikos: efektyvumas, energijos intensyvumas (arba savitasis energijos intensyvumas), galia (arba savitoji galia masės, tūrio vienetui), tarnavimo laikas, pagamintos elektros energijos kokybė (dažnis, įtampa, perkrovos galia, kaina, patikimumas). ).

Cheminiai srovės šaltiniai gamina elektros srovę dėl redokso reakcijų energijos. Pagal veikimo schemą ir galimybę duoti energiją elektros tinklui cheminės srovės šaltiniai skirstomi į pirminius, antrinius ir kuro elementus; budėjimo srovės šaltiniai sudaro atskirą grupę. Pirminiai srovės šaltiniai (galvaniniai elementai ir baterijos) paprastai reiškia vienkartinį cheminių reagentų energijos panaudojimą, kurį sunaudojus (po iškrovos) jie tampa neveikiantys. Tokiuose srovės šaltiniuose teigiamas ir neigiamas elektrodai, atskirti elektrolitu, yra elektra sujungti (galvaninė jungtis) per visą srovės šaltinio tarnavimo laiką. Antriniai srovės šaltiniai (elektros akumuliatoriai ir įkraunamos baterijos) leidžia daug kartų panaudoti sudedamųjų cheminių reagentų energiją; po iškrovimo juos galima įkrauti sukuriant srovę iš išorinio šaltinio priešinga kryptimi. Elektrodai ir elektrolitas elektriškai kontaktuoja vienas su kitu visą baterijų naudojimo laiką. Akumuliatorių išteklių didinimui sukurti sauso įkrovimo baterijų laikymo būdai; tokios baterijos prieš įjungiant užpildomos elektrolitu. Kuro elementai (elektrocheminiai generatoriai) gali nepertraukiamai generuoti elektros srovę ilgą laiką dėl nuolatinio naujų reagentų porcijų tiekimo elektrodams iš išorės ir reakcijos produktų pašalinimo. Perspektyviausi yra generatoriai, kurie natūralaus kuro energiją tiesiogiai paverčia elektros energija.

Atsarginiai srovės šaltiniai leidžia tik vieną kartą panaudoti cheminių reagentų energiją, tačiau, skirtingai nei galvaniniuose elementuose, juose esantys reagentai ir elektrolitas susiliečia (įjungia) prieš pat iškrovimo pradžią. Tokiuose srovės šaltiniuose esantis elektrolitas laikomas atskirame inde ir pilamas prieš pat įjungiant apkrovą arba yra kietos būsenos, o prieš įjungiant apkrovą išsilydo. Atsarginiai srovės šaltiniai daugiausia naudojami elektros įrenginiams, kurie ilgą laiką yra budėjimo (neveikiančioje) būsenoje, maitinti; tinkamumo laikas yra iki 15 metų ir daugiau. Taip pat žr. Cheminės srovės šaltiniai.

Fizikiniai srovės šaltiniai šiluminę, mechaninę, elektromagnetinę energiją, taip pat spinduliuotės ir branduolinio skilimo energiją paverčia elektros energija. Pagal dažniausiai naudojamą klasifikaciją, fiziniai srovės šaltiniai yra: elektros ir termoelektriniai generatoriai, termoelektriniai keitikliai, magnetohidrodinaminiai (MHD) generatoriai, taip pat generatoriai, konvertuojantys saulės spinduliuotės ir atominio skilimo energiją.

Elektros mašinų generatoriai, kurie mechaninę energiją paverčia elektros energija, yra labiausiai paplitęs elektros energijos šaltinių tipas, šiuolaikinės energijos pagrindas. Juos galima klasifikuoti pagal galią (nuo W dalių iki GW vienetų), pagal paskirtį ir veikimo ypatybes (stacionarus, transportinis, budėjimo režimas ir kt.), pagal pirminio variklio tipą (pavyzdžiui, turbo ir hidrogeneratoriai), pagal veikimą. skystis (garai, vanduo, dujos) ir kt. Dėl ilgo konstruktyvaus ir technologinio tobulėjimo laikotarpio šio tipo srovės šaltinių charakteristikos pasiekė reikšmes, artimas ribinei.

Termoelektrinis generatorius (TEG) naudojamas tiesioginiam šiluminės energijos pavertimui elektros energija; veiksmas pagrįstas Seebeck efekto panaudojimu. Veiksmingiausi yra PP termoelementų pagrindu pagaminti TEG; jų galia iki kelių šimtų kW, naudingumo koeficientas iki 20%. Pagrindiniai TEG pranašumai, lyginant su elektros mašinų keitikliais, yra judančių dalių nebuvimas, didelis patikimumas, ilgas tarnavimo laikas (iki 25 metų), galimybė veikti plačiame temperatūrų diapazone; trūkumai – mažas efektyvumas ir santykinai auksta kaina. TEG taikymo sritys yra autonominiai energijos šaltiniai (transporte, ryšių technologijose, kosmoso technikoje), antikorozinė apsauga (magistraliniuose vamzdynuose) ir kt.

Termioninės energijos keitiklio (TEC) veikimas pagrįstas elektronų emisijos reiškiniu įkaitinto metalo paviršiuje (žr. Termioninė emisija). Srovę TEC riboja katodo emisijos srovė; efektyvumas labai priklauso nuo elektrodo kaitinimo temperatūros ir siekia 30% (esant katodo temperatūrai virš 3000 K), savitoji elektros galia (1 cm 2 katodo paviršiaus) neviršija dešimčių vatų. TEP nebuvo pritaikyti pramonėje (daugiausia dėl žemų ekonominių rezultatų); Perspektyviausias jų panaudojimas yra mažo dydžio mažos galios elektros prietaisuose.

Nuo 1990-ųjų vis plačiau paplito fotovoltiniai generatoriai, kurie saulės spinduliuotės energiją tiesiogiai paverčia elektros energija (žr. Saulės baterija); Veiksmas pagrįstas vidinio fotoelektrinio efekto panaudojimu. Juose esanti elektros srovė atsiranda dėl fotoelemente vykstančių procesų, kai į jį patenka šviesos spinduliuotė. Silicio pagrindu pagaminti saulės elementai yra efektyviausi; jų galia iki 10 kW, naudingumo koeficientas 10-20 %; tarnavimo laikas praktiškai neribotas. Tokie srovės šaltiniai daugiausia naudojami erdvėlaiviuose, automatinėse meteorologinėse stotyse, taip pat tiekti elektrą nuo elektros linijos nutolusioms vietovėms, kuriose per metus daug saulėtų dienų.

Magnetohidrodinaminis generatorius elektrai laidžios terpės (pavyzdžiui, žemos temperatūros plazmos), judančios magnetiniame lauke, energiją paverčia elektros energija. Tokių srovės šaltinių efektyvumas yra iki 40%, kai viename bloke galia apie 500 MW. Pramonės energetikos srityje perspektyviausias yra plazminių MHD generatorių sukūrimas naudojant natūralų organinį kurą (dujas, anglį). Iki 2000-ųjų pradžios Rusijoje, JAV, Japonijoje ir kitose šalyse buvo sukurta nemažai iki kelių dešimčių MW galios MHD įrenginių, kurie yra bandomuoju komerciniu būdu.

Branduolinė baterija radioaktyviųjų elementų branduolių irimo metu išsiskiriančią energiją paverčia elektros energija. Branduolinių baterijų galia dažniausiai neviršija kelių šimtų W, įtampa – iki 20 kV, tarnavimo laikas – iki 25 metų. Galimas pritaikymas yra elektros energijos šaltiniai, pavyzdžiui, erdvėlaiviuose matavimo prietaisai, medicinos elektroninėje įrangoje.

Lit. žr. straipsnius, kuriuose aprašomi tam tikri dabartinių šaltinių tipai.

Srovės šaltinis yra įrenginys, paverčiantis įvairių rūšių energiją į elektros energiją. Tradiciškai tokius šaltinius galima suskirstyti į fizinius ir cheminius.

Dabartinis šaltinis ir jo istorija

Pirmieji cheminiai galvaniniai elementai ir baterijos pasirodė XIX amžiuje (Leclanchet elementai ir Volta baterijos). Tačiau maždaug iki XX amžiaus ketvirtojo dešimtmečio dabartinio šaltinio teikiami pranašumai iš tikrųjų nebuvo naudojami. Buvo tik kelios galvaninės poros. Tačiau tiesiogine prasme nuo ketvirtojo dešimtmečio vidurio dėl spartaus radijo elektronikos vystymosi atsirado beveik trys dešimtys naujų galvaninių elementų porų tipų. Teoriškai srovės šaltinis yra beveik bet kokios redukcijos ir oksidatoriaus cheminės reakcijos laisvosios energijos realizavimas. Todėl galima įgyvendinti daugiau nei tūkstantį galvaninių porų. Fizinis srovės šaltinis pramonėje plačiai paplito praėjusio amžiaus šeštojo dešimtmečio pradžioje. Taip yra dėl specifinių gamybos technologijų reikalavimų. Šeštojo dešimtmečio pabaigoje dauguma techniškai išsivysčiusių šalių turėjo termogeneratorius, termogeneratorius ir atomines baterijas.

Dabartinis šaltinis ir pagrindinės jo charakteristikos

Technologijų pažanga paskatino maitinimo šaltinių, ypač autonominių, plėtrą. Dabartinis šaltinis šiandien yra nešiojamieji apšvietimo prietaisai, radijo imtuvai, magnetofonai, televizoriai, medicinos įranga, automobiliai, lėktuvai, traktoriai, erdvėlaiviai ir daugelis kitų dalykų. Pagrindinės energijos šaltinių charakteristikos ir parametrai gali būti vadinami: energijos intensyvumu, savituoju energijos intensyvumu, vardine ir specifine galia, naudingumo koeficientu (koeficientu). naudingas veiksmas), tarnavimo laikas, patikimumas, dažnis, perkrovos geba, įtampa, vardinė srovė, kaina.

Srovės šaltinių tipai

Pagal gebėjimą kaupti energiją cheminiai šaltiniai skirstomi į pirminius, atsarginius, antrinius ir elektrocheminius generatorius. Taip pat yra lauko efekto tranzistoriaus srovės šaltinis. Kiekviena rūšis turėtų būti nagrinėjama išsamiau.

Pagrindinis dabartinis šaltinis

Tokie šaltiniai leidžia tik vieną kartą panaudoti reagentų cheminę energiją. Katodas (teigiamas elektrodas) ir anodas (neigiamas elektrodas) yra atskirti skystu arba pastos pavidalu elektrolitu. Tiek katodas, tiek anodas yra galvaniškai sujungti.

Dabartinis šaltinis antrinis

Tokiuose akumuliatoriuose ar įkraunamose baterijose cheminę energiją leidžiama naudoti pakartotinai – nuo ​​šimtų kartų iki dešimčių tūkstančių ciklų. Elektrolitas ir elektrodai nuolat kontaktuoja vienas su kitu. Iki šiol buvo sukurtos specialios tokių baterijų laikymo sąlygos.

Atsarginė srovės šaltinio kopija

Nors pertekliniai šaltiniai leidžia tik vieną ciklą, elektrolitas ir elektrodai nėra galvaniškai sujungti. Jie laikomi skystoje būsenoje (metalinėse arba stiklinėse ampulėse) arba standžios kietos būsenos.