Электричество шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 2019
- Язык: русский
- Год: "ДМК Пресс"
- ISBN: 978-5-97060-604-9
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Электричество шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.
Рудольф Анатольевич Сворень — автор многих популярных книг о физике и электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем главного редактора.
Химический источник тока не конденсатор, не кладовка, куда свозится готовая продукция (Т-8) — избыточные заряды. Химический источник тока, в частности, аккумулятор, — это сложная химическая машина, и при зарядке накопление ионов на электродах всего лишь начало цепочки химических превращений, в результате которых катод, запасая химическую энергию, становится «минусом», а анод «плюсом».
Мы не будем в деталях разбирать все эти химические процессы, а лишь отметим: в конденсаторе накопление готовых избыточных зарядов длится секунды, а зарядка аккумулятора может занять несколько часов. Потому что зарядка аккумулятора связана со сложной химической перестройкой вещества и, конечно, с накоплением несравнимо большей энергии. Так, например, конденсатор ёмкостью С = 5000 мкФ, заряженный напряжением 2 В, может поддерживать в цепи средний ток 1 мА в течение 10 секунд, а одна банка небольшого автомобильного аккумулятора при том же напряжении 2 В будет поддерживать в цепи ток 1 мА в течение 50 000 часов.
Более двухсот лет учёные и изобретатели ищут так называемые гальванические пары — вещества на роль электродов и электролита для химических источников тока. Для аккумуляторов пока удалось подобрать лишь несколько комплектов достойных гальванических пар, и на их основе выпускается несколько типов химических накопителей электричества.
Самый распространённый — кислотный аккумулятор, в нём электролитом служит раствор серной кислоты (H2SО4), а электроды изготовлены в основном из пористых соединений свинца с сурьмой. Аккумуляторы обычно называют по типу применяемого электролита или по основному материалу электродов. В частности, широко применяемые кислотные аккумуляторы называют ещё и свинцовыми. Электролит в двух разновидностях щелочного аккумулятора — едкий натрий (NaOH) или едкий калий (КОН), известные щёлочи. О веществе электродов этих аккумуляторов говорят названия «кадмиево-никелевый» аккумулятор и «железо-никелевый». У серебряно-цинкового аккумулятора электролитом служит химический чистый гидроксид калия.
ВК-217. Начавшись с простейших полупроводниковых диодов и несовершенных еще транзисторов, электроника сформировала две огромные области — микроэлектронику и силовую электронику. Некоторые результаты: крупносерийное изготовление транзисторов, занимающих в кристалле область размером 50 нанометров (на площади с типографскую точку разместились бы сотни тысяч таких транзисторов), и, с другой стороны, полупроводниковые переключатели, рассчитанные на токи в сотни и даже тысячи ампер.
Несколько слов о нескольких характеристиках аккумулятора. Во-первых, это электродвижущая сила, она зависит только от самой гальванической пары, и у кислотных аккумуляторов самая большая — 2,1 В, у щелочных и серебряно-цинковых примерно 1,2 В. Реальное напряжение на выходе аккумулятора, конечно, чуть меньше — что-то теряется на внутреннем сопротивлении, и тем больше, чем больше потребляемый ток. Кроме того, внутреннее сопротивление растёт с возрастом аккумулятора и числом циклов заряд-разряд. Растёт оно из-за медленного разрушения электродов и загрязнения электролита их «мусором». Это приводит также к саморазряду аккумулятора, при старении он сам по себе разряжается всё быстрее.
Чтобы увеличить напряжение, отдельные аккумуляторы, или, как принято говорить, отдельные банки, соединяют последовательно в батарею. Так, у автомобильной аккумуляторной батареи обычно 6 банок, без нагрузки их напряжение 12,6 В.
О том, сколько энергии запасает аккумулятор, говорит очень важная характеристика — его ёмкость. Несмотря на схожесть названия, она измеряется не в фарадах, а в ампер-часах, сокращённо А∙ч. Если аккумулятор ёмкостью 60 А∙ч полностью заряжен, то от него можно потреблять ток 1 А в течение 60 часов, или 5 А в течение 12 часов, или 60 А в течение часа. Можно продолжить эти арифметические упражнения, но не беспредельно — у каждого типа аккумуляторов есть рекомендованный ток зарядки (10–15 % от ёмкости) и предельно допустимый разрядный ток.