Источники электричества

Для любой электронной и бытовой техники требуется питание- то есть источник электричества.
Все источники электричества принято делить на два вида- первичные (те, которые непосредственно вырабатывают электричество) и вторичные (те, которые электричество не вырабатывают, а лишь преобразуют).

Что касается вторичных источников- то их достаточно много. Это различные выпрямители, преобразователи и о них отдельная речь в разделе Электронные устройства, здесь же мы уделим основное внимание первичным источникам электричества

Итак, первичные источники электричества могут быть химическими (где электричество вырабатывается за счет химических реакций) или механическими (здесь механическая энергия преобразуется в электричество).
Получать электричество можно также термическим способом и путем преобразования солнечной энергии.
В настоящее время во многих странах мира такие (так называемые «зеленые») источники электроэнергии очень продвигаются, однако у них еще пока что существует масса недостатком, так что но на практике самое широкое распространение получили первые два способа.

Химические источники электроэнергии

Самый распространенный и всем нам знакомый химический источник электроэнергии- самая обыкновенная батарейка.
Вот так выглядит батарейка внутри

Каким образом она работает?
Если, к примеру, в стеклянную емкость нальем раствор серной кислоты и поместим туда стержень, выполненный из цинка. На поверхности данного стержня имеются положительно заряженные ионы. А вокруг этого цинкового объекта, в растворе, скапливаются отрицательные ионы вещества.
У раствора имеются силы притяжения, которые с легкостью отрывают ионы цинка. В результате жидкость получает положительный заряд, а цинковая пластина или стержень отрицательный. Из физики известно, что разность потенциалов равна напряжению. Отсюда и возникает электрический ток.

В батарейке принцип работы примерно такой-же, только здесь нет кислоты как такой- ее роль выполняет цинковый порошок, пропитанный электролитом.  Вот таков принцип работы батареи.

Причем у батарейки есть еще одна интересная особенность- электрический потенциал на ее электродах не может увеличиваться до бесконечности: рано или поздно на электродах наступает насыщение (они больше не могут принимать в себя ионы), химическая реакция прекращается и в таком положении (заряженном) батарейка может находится довольно долгое время.

Если подключить к батарейке какую-либо нагрузку, то тогда она начнет отдавать электроэнергию и химическая реакция возобновится.
Почему батарейки со временем «садятся»? Это тоже легко объяснимо- в результате химической реакции, источник заряда постепенно разрушается и со временем начинает отдавать уже меньше заряженных частиц.

Износ батарей напрямую зависит и от нагрузки: чем нагрузка выше, тем химические реакции будут протекать быстрее и, следовательно, и износ самой батареи наступит гораздо раньше.

Конечно описанное выше устройство батарейки этол лишь пример- производителя постоянно работают над улучшением качеств батареек и экспериментируют с химическим составом.

Механические источники электричества

Устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую получили название генератор.
Давайте попробуем разобраться как работает генератор…

Принцип работы генератора основан принципе электромагнитной индукции— преобразовании электрической энергии в магнитную и наоборот. Если внутри постоянного магнита вращать прямоугольную рамку из проводника, то за счет изменения магнитного поля, в проводнике возникнет электрический ток.

Кстати: можно и наоборот: подавая электроэнергию на рамку, мы заставим ее вращаться в магнитном поле. По такому принципу работают электродвигатели. Это устройство придумал еще Майкл Фарадей и он-же создал первый рабочий образец, который продемонстрировал в 1886 году.

Механические электрогенераторы получили очень большое распространение- ведь они позволяют получать электроэнергию в промышленных объемах, да и разновидностей у них очень много (ведь вращать генератор можно различными способами)- в автомобилях генератор вращается путем передачи механической энергии от двигателя, на ТЭЦ генераторы вращаются паром

Однако получение таким образом электроэнергии связано с затратами- ведь для получения пара необходимо сжигать топливо (уголь или газ).
Более выгодный способ получать электроэнергию- это гидроэлектростанции. На них вращение генератора создается за счет падения воды

Примерно такой-же принцип работы и у атомных электростанций (АЭС)- там генератор также вращается паром, но нагрев воды происходит не за счет сжигания топлива, а за счет термоядерной реакции.
Причем расход ядерного топлива в АЭС очень незначительный, а отдаваемая мощность очень велика, поэтому получение электроэнергии при помощи АЭС также довольно выгодно.

В конце нашего повествования о источниках электричества хотелось- бы отметить еще одну деталь: электричество, вырабатываемое различными источниками также может отличаться- химические источники производят ток постоянный, а вот механические- уже переменный, впрочем это уже совсем другая тема, и называется она Постоянный и переменный ток