Bir elektrik akımı kaynağı, kapalı bir elektrik devresinde bir elektrik akımının oluşturulduğu bir cihazdır. Şu anda, bu tür kaynakların çok sayıda türü icat edilmiştir. Her tip belirli amaçlar için kullanılır.
İçerik
Elektrik akımı kaynaklarının türleri
Aşağıdaki elektrik akımı kaynakları türleri vardır:
- mekanik;
- termal;
- ışık;
- kimyasal.
mekanik kaynaklar
Bu kaynaklar mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Dönüşüm, özel cihazlarda - jeneratörlerde gerçekleştirilir. Ana jeneratörler, elektrik makinesinin bir gaz veya buhar akışıyla çalıştırıldığı turbo jeneratörler ve düşen suyun enerjisini elektriğe dönüştüren hidro jeneratörlerdir. Dünyadaki elektriğin çoğu, tam olarak mekanik dönüştürücüler tarafından üretilir.
Isı kaynakları
Burada termal enerji elektriğe dönüştürülür. Bir elektrik akımının meydana gelmesi, iki çift temas eden metal veya yarı iletken - termokupl arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanmaktadır. Bu durumda, yüklü parçacıklar ısıtılmış bir alandan soğuk bir alana aktarılır. Akımın büyüklüğü doğrudan sıcaklık farkına bağlıdır: bu fark ne kadar büyükse, elektrik akımı da o kadar büyük olur. Yarı iletken bazlı termokupllar, bimetalik olanlardan 1000 kat daha fazla termoelektrik güç verir, bu nedenle onlardan akım kaynakları yapılabilir. Metal termokupllar sadece sıcaklığı ölçmek için kullanılır.
REFERANS! Bir termokupl elde etmek için 2 farklı metali bağlamanız gerekir.
Şu anda, radyoaktif izotopların doğal bozunması sırasında açığa çıkan ısının dönüştürülmesine dayanan yeni elementler geliştirilmiştir. Bu tür elemanlara radyoizotop termoelektrik jeneratör denir. Uzay aracında, plütonyum-238 izotopunu kullanan bir jeneratör kendini kanıtlamıştır. 30 V gerilimde 470 W güç verir. Bu izotopun yarı ömrü 87,7 yıl olduğu için jeneratörün ömrü çok uzundur. Isıyı elektriğe dönüştürmek için bimetal termokupl kullanılır.
ışık kaynakları
20. yüzyılın sonunda yarı iletken fiziğinin gelişmesiyle birlikte, yeni akım kaynakları ortaya çıktı - ışık enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü güneş pilleri. Bir ışık akısına maruz kaldıklarında voltaj üretmek için yarı iletkenlerin özelliğini kullanırlar. Bu etki özellikle silikon yarı iletkenlerde güçlüdür. Ancak yine de, bu tür elemanların verimliliği% 15'i geçmez.Güneş panelleri uzay endüstrisinde vazgeçilmez hale gelmiş ve günlük hayatta kullanılmaya başlanmıştır. Bu tür güç kaynaklarının fiyatı sürekli düşüyor, ancak oldukça yüksek kalıyor: 1 watt güç başına yaklaşık 100 ruble.
Kimyasal Kaynaklar
Tüm kimyasal kaynaklar 3 gruba ayrılabilir:
- Galvanik
- piller
- termal
Galvanik hücreler, bir elektrolit içine yerleştirilmiş iki farklı metalin etkileşimi temelinde çalışır. Çeşitli kimyasal elementler ve bunların bileşikleri, metal ve elektrolit çiftleri olarak işlev görebilir. Elemanın türü ve özellikleri buna bağlıdır.
ÖNEMLİ! Galvanik hücreler yalnızca bir kez kullanılır, yani. Bir kez taburcu olduktan sonra geri getirilemezler.
3 tip galvanik kaynak (veya pil) vardır:
- Tuz;
- alkali;
- Lityum.
Tuz veya başka bir şekilde "kuru" piller, çinko kap içine yerleştirilmiş bir metal tuzundan macun benzeri bir elektrolit kullanır. Katot, kabın ortasında bulunan bir grafit-manganez çubuktur. Bu tür pillerin ucuz malzemeleri ve üretim kolaylığı, onları en ucuzu yaptı. Ancak özellikler açısından, alkali ve lityum olanlardan önemli ölçüde daha düşüktürler.
Alkalin piller elektrolit olarak macunsu bir alkali, potasyum hidroksit çözeltisi kullanır. Çinko anot, toz haline getirilmiş çinko ile değiştirildi, bu da akım çıkışını eleman ve çalışma süresi ile arttırmayı mümkün kıldı. Bu elementler tuzlu olanlardan 1,5 kat daha uzun süre hizmet eder.
Bir lityum hücrede, anot, çalışma süresini büyük ölçüde artıran bir alkali metal olan lityumdan yapılmıştır. Ancak aynı zamanda, lityumun nispeten yüksek maliyeti nedeniyle fiyat arttı. Ek olarak, bir lityum pil, katot malzemesine bağlı olarak farklı bir voltaja sahip olabilir.1,5 V ila 3,7 V voltajlı piller üretirler.
Piller, birçok şarj-deşarj döngüsüne maruz kalabilen elektrik akımı kaynaklarıdır. Başlıca pil türleri şunlardır:
- kurşun asit;
- Lityum-iyon;
- Nikel kadmiyum.
Kurşun asitli aküler, bir sülfürik asit çözeltisine daldırılmış kurşun plakalardan oluşur. Harici bir elektrik devresi kapatıldığında, kurşunun katot ve anotta kurşun sülfata dönüştürüldüğü ve su da oluştuğu bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. Şarj sırasında, anottaki kurşun sülfat kurşuna, katotta kurşun dioksite indirgenir.
REFERANS! Kurşun-çinko pilin bir elemanı 2 V'luk bir voltaj üretir. Elemanları seri bağlayarak, 2'nin katı olan herhangi bir voltajı elde edebilirsiniz. Örneğin, araba akülerinde voltaj 12 V'tur çünkü. bağlı 6 eleman.
Lityum iyon pil, adını lityum iyonlarının elektrolit içinde bir elektrik taşıyıcısı olarak hizmet etmesinden almıştır. İyonlar, bir alüminyum folyo substrat üzerinde lityum tuzundan yapılan katottan kaynaklanır. Anot, çeşitli malzemelerden yapılmıştır: grafit, kobalt oksitler ve bir bakır folyo substrat üzerindeki diğer bileşikler.
Kullanılan bileşenlere bağlı olarak voltaj 3 V ila 4,2 V arasında olabilir. Düşük kendi kendine deşarj ve çok sayıda şarj-deşarj döngüsü nedeniyle, lityum iyon piller ev aletlerinde çok popüler hale geldi.
ÖNEMLİ! Lityum iyon piller aşırı şarja karşı çok hassastır.Bu nedenle, onları şarj etmek için, aşırı şarjı önleyen yerleşik özel devrelere sahip yalnızca onlar için tasarlanmış şarj cihazları kullanmanız gerekir. Aksi takdirde pil bozulabilir ve alev alabilir.
Nikel-kadmiyum pillerde, katot çelik bir ağ üzerinde nikel tuzundan yapılır, anot çelik bir ağ üzerinde kadmiyum tuzundan yapılır ve elektrolit, lityum hidroksit ve potasyum hidroksit karışımıdır. Böyle bir pilin nominal voltajı 1,37 V'tur. 100 ila 900 şarj-deşarj döngüsüne dayanabilir.
REFERANS! Nikel-kadmiyum piller, lityum iyonun aksine boşalmış durumda saklanabilir.
Termal kimyasal elementler yedek güç kaynakları olarak hizmet eder. Spesifik akım yoğunluğu açısından mükemmel özellikler sağlarlar, ancak kısa bir hizmet ömrüne sahiptirler (1 saate kadar). Esas olarak, güvenilirlik ve kısa süreli operasyonun gerekli olduğu roket teknolojisinde kullanılırlar.
ÖNEMLİ! Başlangıçta, termal kimyasal kaynaklar bir elektrik akımı üretemez. İçlerinde elektrolit katı halde bulunur ve pili çalışma durumuna getirmek için 500-600 ° C'ye ısıtma gereklidir. Bu ısıtma, doğru zamanda tutuşan özel bir piroteknik karışım ile gerçekleştirilir.
Gerçek kaynak ile ideal kaynak arasındaki fark
İdeal bir kaynak, fizik yasalarına göre, yükte sabit bir elektrik akımı sağlamak için sonsuz iç dirence sahip olmalıdır. Gerçek kaynaklar sonlu bir iç dirence sahiptir, bu da akımın hem dış yüke hem de iç dirence bağlı olduğu anlamına gelir.
İşte modern elektrik akımı kaynaklarının çeşitliliğinin kısa bir özeti. İncelemeden de anlaşılacağı gibi, bugüne kadar her uygulamaya uygun özelliklere sahip etkileyici sayıda kaynak oluşturulmuştur.
Benzer makaleler:
