Nga kursi i fizikës, të gjithë e dinë se rryma elektrike nënkupton lëvizjen e drejtuar të urdhëruar të grimcave që mbajnë një ngarkesë. Për ta marrë atë, një fushë elektrike formohet në përcjellës. E njëjta gjë është e nevojshme në mënyrë që rryma elektrike të vazhdojë të ekzistojë për një kohë të gjatë.
Burimet e rrymës elektrike mund të jenë:
- statike;
- kimike;
- mekanike;
- gjysmëpërçues.
Në secilën prej tyre kryhet punë, ku ndahen grimcat e ngarkuara ndryshe, domethënë krijohet një fushë elektrike e një burimi aktual. Të ndara, ato grumbullohen në shtylla, në pikat e lidhjes së përçuesve. Kur polet lidhen me një përcjellës, grimcat me ngarkesë fillojnë të lëvizin dhe formohet një rrymë elektrike.
Burimet e rrymës elektrike: shpikja e makinës elektrike
Deri në mesin e shekullit të shtatëmbëdhjetë, u desh shumëpërpjekjet. Në të njëjtën kohë, numri i shkencëtarëve që merren me këtë çështje ka ardhur në rritje. Dhe kështu Otto von Guericke shpiku makinën e parë elektrike në botë. Në një nga eksperimentet me squfurin, ai, i shkrirë brenda një topi xhami të zbrazët, u ngurtësua dhe e theu xhamin. Guericke e forcoi topin në mënyrë që të mund të kthehej. Duke e rrotulluar dhe duke shtypur një copë lëkure, ai mori një shkëndijë. Ky fërkim lehtësoi shumë prodhimin afatshkurtër të energjisë elektrike. Por problemet më të vështira u zgjidhën vetëm me zhvillimin e mëtejshëm të shkencës.
Problemi ishte se akuzat e Guerike u zhdukën shpejt. Për të rritur kohëzgjatjen e karikimit, trupat vendoseshin në enë të mbyllura (shishe qelqi), dhe materiali i elektrizuar ishte uji me gozhdë. Eksperimenti u optimizua kur shishja ishte e mbuluar në të dyja anët me një material përçues (për shembull, fletë metalike). Si rezultat, ata kuptuan se ishte e mundur të bëhej pa ujë.
Këmbët e bretkosës si burim energjie
Një mënyrë tjetër për të prodhuar energji elektrike u zbulua për herë të parë nga Luigi Galvani. Si biolog, ai punoi në një laborator ku eksperimentonin me energjinë elektrike. Ai pa se si këmba e një bretkose të ngordhur u tkurr kur u emocionua nga një shkëndijë nga një makinë. Por një ditë, i njëjti efekt u arrit rastësisht kur një shkencëtar e preku atë me një bisturi prej çeliku.
Ai filloi të kërkonte arsyet pse erdhi rryma elektrike. Burimet e rrymës elektrike, sipas përfundimit të tij përfundimtar, ishin në indet e bretkosës.
Një tjetër italian, Alessandro Volto, vërtetoi dështimin e natyrës "bretkocë" të rrymës. Është vënë re se rryma më e madheu ngrit kur bakri dhe zinku u shtuan në një zgjidhje të acidit sulfurik. Ky kombinim quhet qelizë galvanike ose kimike.
Por përdorimi i një mjeti të tillë për të marrë një EMF do të ishte shumë i kushtueshëm. Prandaj, shkencëtarët kanë punuar në një mënyrë të ndryshme, mekanike, për të prodhuar energji elektrike.
Si funksionon një gjenerator i rregullt?
Në fillim të shekullit të nëntëmbëdhjetë, G. H. Oersted zbuloi se kur një rrymë kalonte përmes një përcjellësi, lindi një fushë me origjinë magnetike. Pak më vonë, Faraday zbuloi se kur linjat e forcës së kësaj fushe kryqëzohen, një EMF induktohet në përcjellës, i cili shkakton një rrymë. EMF ndryshon në varësi të shpejtësisë së lëvizjes dhe vetë përcjellësve, si dhe në fuqinë e fushës. Kur kalonte njëqind milion linja të forcës në sekondë, EMF e induktuar u bë e barabartë me një Volt. Është e qartë se përçimi manual në një fushë magnetike nuk është në gjendje të prodhojë një rrymë të madhe elektrike. Burimet e rrymës elektrike të këtij lloji janë treguar shumë më efektivisht duke mbështjellë telin në një spirale të madhe ose duke e prodhuar atë në formën e një daulleje. Spiralja ishte montuar në një bosht midis një magneti dhe ujit ose avullit rrotullues. Një burim i tillë i rrymës mekanike është i natyrshëm në gjeneratorët konvencionalë.
Tesla e Madhe
Shkencëtari i shkëlqyer nga Serbia, Nikola Tesla, pasi ia kushtoi jetën e tij energjisë elektrike, bëri shumë zbulime që ne i përdorim edhe sot. Makinat elektrike polifazore, motorët elektrikë asinkronë, transmetimi i energjisë përmes rrymës alternative shumëfazore - kjo nuk është e gjithë lista.shpikjet e shkencëtarit të madh.
Shumë besojnë se fenomeni në Siberi, i quajtur meteori Tunguska, në fakt është shkaktuar nga Tesla. Por, ndoshta, një nga shpikjet më misterioze është një transformator i aftë për të marrë tension deri në pesëmbëdhjetë milion volt. E pazakontë është edhe pajisja e saj edhe llogaritjet që nuk i nënshtrohen ligjeve të njohura. Por në ato ditë ata filluan të zhvillonin teknologjinë e vakumit, në të cilën nuk kishte paqartësi. Prandaj, shpikja e shkencëtarit u harrua për një kohë.
Por sot, me ardhjen e fizikës teorike, ka një interes të ri për punën e tij. Eteri u njoh si një gaz, për të cilin zbatohen të gjitha ligjet e mekanikës së gazit. Ishte prej andej që Tesla i madh tërhoqi energji. Vlen të përmendet se teoria e eterit ishte shumë e zakonshme në të kaluarën midis shumë shkencëtarëve. Vetëm me ardhjen e SRT - teorisë speciale të relativitetit të Ajnshtajnit, në të cilën ai hodhi poshtë ekzistencën e eterit - ajo u harrua, megjithëse teoria e përgjithshme e formuluar më vonë nuk e kundërshtoi atë si të tillë.
Por tani për tani, le të ndalemi te rryma elektrike dhe pajisjet që janë kudo sot.
Zhvillimi i pajisjeve teknike - burimet aktuale
Pajisje të tilla përdoren për të kthyer energji të ndryshme në energji elektrike. Përkundër faktit se metodat fizike dhe kimike për gjenerimin e energjisë elektrike u zbuluan shumë kohë më parë, ato u përhapën vetëm në gjysmën e dytë të shekullit të njëzetë, kur filloi të zhvillohej me shpejtësi.radio elektronike. Pesë çiftet origjinale galvanike u rimbushën me 25 lloje të tjera. Dhe teorikisht, mund të ketë disa mijëra çifte galvanike, pasi energjia e lirë mund të realizohet në çdo oksidues dhe reduktues.
Burimet e rrymës fizike
Burimet e rrymës fizike filluan të zhvillohen pak më vonë. Teknologjia moderne bëri kërkesa gjithnjë e më të rrepta, dhe gjeneratorët industrialë termikë dhe termionikë përballuan me sukses detyrat në rritje. Burimet fizike të rrymës janë pajisje ku energjia termike, elektromagnetike, mekanike dhe rrezatimi dhe kalbja bërthamore shndërrohet në energji elektrike. Përveç sa më sipër, ato përfshijnë gjithashtu makineri elektrike, gjeneratorë MHD, si dhe ato që përdoren për konvertimin e rrezatimit diellor dhe prishjen atomike.
Që rryma elektrike në përcjellës të mos zhduket, nevojitet një burim i jashtëm për të ruajtur diferencën potenciale në skajet e përcjellësit. Për këtë përdoren burime energjie që kanë njëfarë force elektromotore për të krijuar dhe mbajtur një diferencë potenciale. EMF e një burimi të rrymës elektrike matet me punën e bërë duke transferuar një ngarkesë pozitive në një qark të mbyllur.
Rezistenca brenda një burimi aktual e karakterizon në mënyrë sasiore, duke përcaktuar sasinë e humbjes së energjisë kur kalon përmes burimit.
Fuqia dhe efikasiteti janë të barabarta me raportin e tensionit në qarkun elektrik të jashtëm me EMF.
Burimet kimikeaktuale
Një burim i rrymës kimike në një qark elektrik EMF është një pajisje ku energjia e reaksioneve kimike konvertohet në energji elektrike.
Ai bazohet në dy elektroda: një agjent reduktues të ngarkuar negativisht dhe një agjent oksidues të ngarkuar pozitivisht, të cilat janë në kontakt me elektrolitin. Një ndryshim potencial lind midis elektrodave, EMF.
Pajisjet moderne përdorin shpesh:
- si një agjent reduktues - plumb, kadmium, zink dhe të tjerë;
- oksidant - hidroksidi i nikelit, oksidi i plumbit, mangani dhe të tjerët;
- elektrolit - tretësirat e acideve, alkaleve ose kripërave.
Qelizat e thata të zinkut dhe manganit përdoren gjerësisht. Merret një enë prej zinku (që ka një elektrodë negative). Një elektrodë pozitive vendoset brenda me një përzierje të dioksidit të manganit me karbon ose pluhur grafit, i cili redukton rezistencën. Elektroliti është një pastë e amoniakut, niseshtës dhe përbërësve të tjerë.
Një bateri me acid plumbi është më shpesh një burim rrymë kimike dytësore në një qark elektrik, me fuqi të lartë, funksionim të qëndrueshëm dhe kosto të ulët. Bateritë e këtij lloji përdoren në zona të ndryshme. Ata shpesh preferohen për bateri motorike, të cilat janë veçanërisht të vlefshme në makinat ku në përgjithësi kanë një monopol.
Një tjetër bateri e zakonshme përbëhet nga hekuri (anodë), hidrat i oksidit të nikelit (katodë) dhe një elektrolit - një zgjidhje ujore e kaliumit ose natriumit. Materiali aktiv vendoset në tuba çeliku të nikeluar.
Përdorimi i kësaj specie ra pas zjarrit të fabrikës Edison në 1914. Megjithatë, nëse krahasojmë karakteristikat e baterive të tipit të parë dhe të dytë, rezulton se funksionimi i hekur-nikelit mund të jetë shumë herë më i gjatë se acidi i plumbit.
gjeneratorë DC dhe AC
Gjeneratorët janë pajisje që synojnë shndërrimin e energjisë mekanike në energji elektrike.
Gjeneratori më i thjeshtë DC mund të përfaqësohet si një kornizë përcjellësi, e cila u vendos midis poleve magnetike dhe skajeve të lidhura me gjysmë unazat e izoluara (kolektor). Që pajisja të funksionojë, është e nevojshme të sigurohet rrotullimi i kornizës me kolektorin. Pastaj në të do të induktohet një rrymë elektrike, duke ndryshuar drejtimin e saj nën ndikimin e linjave të fushës magnetike. Në zinxhirin e jashtëm, ajo do të shkojë në një drejtim të vetëm. Rezulton se kolektori do të korrigjojë rrymën alternative që gjenerohet nga korniza. Për të arritur rrymë konstante, kolektori përbëhet nga tridhjetë e gjashtë ose më shumë pllaka, dhe përcjellësi përbëhet nga shumë korniza në formën e një mbështjellje armature.
Le të shqyrtojmë se cili është qëllimi i burimit aktual në qarkun elektrik. Le të zbulojmë se cilat burime të tjera aktuale ekzistojnë.
Qarku elektrik: rryma elektrike, forca e rrymës, burimi i rrymës
Qarku elektrik përbëhet nga një burim rrymë, i cili, së bashku me objektet e tjera, krijon një shteg për rrymën. Dhe konceptet e EMF, rrymës dhe tensionit zbulojnë proceset elektromagnetike që ndodhin në këtë rast.
Qarku elektrik më i thjeshtë përbëhet nga burimi i rrymës (bateria, qeliza galvanike, gjeneratori etj.), konsumatorët e energjisë (ngrohësit elektrikë, motorët elektrikë, etj.), si dhe telat që lidhin terminalet e tensionit. burimi dhe konsumatori.
Qarku elektrik ka pjesë të brendshme (burim të energjisë elektrike) dhe të jashtme (tela, çelësa dhe çelësa, instrumente matëse).
Do të funksionojë dhe do të ketë një vlerë pozitive vetëm nëse sigurohet një qark i mbyllur. Çdo ndërprerje shkakton ndalimin e rrjedhës së rrymës.
Qarku elektrik përbëhet nga një burim rryme në formën e qelizave galvanike, akumulatorëve elektrikë, gjeneratorëve elektromekanikë dhe termoelektrikë, fotocelave etj.
Motorët elektrikë veprojnë si marrës elektrikë, të cilët e shndërrojnë energjinë në pajisje mekanike, ndriçuese dhe ngrohëse, impiante elektrolize, e kështu me radhë.
Pajisjet ndihmëse janë pajisje që përdoren për ndezjen dhe fikjen, instrumentet matëse dhe mekanizmat mbrojtës.
Të gjithë komponentët ndahen në:
- aktiv (ku qarku elektrik përbëhet nga një burim rryme EMF, motorë elektrikë, bateri etj.);
- pasiv (që përfshin marrës elektrikë dhe instalime elektrike lidhëse).
Zinxhiri mund të jetë gjithashtu:
- lineare, ku rezistenca e elementit karakterizohet gjithmonë nga një vijë e drejtë;
- jolineare, ku varet rezistencatension ose rrymë.
Këtu është qarku më i thjeshtë, ku një burim rryme, një çelës, një llambë elektrike, një reostat përfshihen në qark.
Megjithë praninë e kudondodhur të pajisjeve të tilla teknike, veçanërisht kohët e fundit, njerëzit po bëjnë gjithnjë e më shumë pyetje në lidhje me instalimin e burimeve alternative të energjisë.
Shumëllojshmëri burimesh të energjisë elektrike
Cilat burime të rrymës elektrike ekzistojnë ende? Nuk janë vetëm dielli, era, toka dhe baticat. Ato tashmë janë bërë të ashtuquajturat burime alternative zyrtare të energjisë elektrike.
Më duhet të them se ka shumë burime alternative. Ato nuk janë të zakonshme, sepse nuk janë ende praktike dhe të përshtatshme. Por kush e di, ndoshta e ardhmja do të jetë vetëm pas tyre.
Pra, energjia elektrike mund të merret nga uji i kripur. Norvegjia ka ndërtuar tashmë një termocentral duke përdorur këtë teknologji.
Stacionet e energjisë mund të funksionojnë edhe në qelizat e karburantit me elektrolit të ngurtë oksidi.
Gjeneratorët piezoelektrikë dihet se fuqizohen nga energjia kinetike (shtigjet e këmbës, përplasjet e shpejtësisë, rrotullat dhe madje edhe pistat e vallëzimit ekzistojnë tashmë me këtë teknologji).
Ka edhe nanogjeneratorë që synojnë shndërrimin e energjisë në trupin e njeriut në energji elektrike.
Po në lidhje me algat që përdoren për ngrohjen e shtëpive, shpatat e futbollit që gjenerojnëenergji elektrike, biçikleta që mund të karikojnë pajisje, madje edhe letër të prerë hollë e përdorur si burim energjie?
Perspektivat e mëdha, natyrisht, i përkasin zhvillimit të energjisë vullkanike.
I gjithë ky është realiteti i sotëm, mbi të cilin shkencëtarët po punojnë. Është e mundur që disa prej tyre së shpejti do të bëhen krejtësisht të zakonshme, si energjia elektrike në shtëpi sot.
Ndoshta dikush do të zbulojë sekretet e shkencëtarit Nikola Tesla dhe njerëzimi do të mund të marrë lehtësisht energji elektrike nga eteri?
