Courant électrique, sources de courant électrique : définition et essence

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Dernière modifié: 2024-02-12 07:16

D'après le cours de la physique, tout le monde sait que le courant électrique signifie le mouvement ordonné et dirigé de particules qui portent une charge. Pour l'obtenir, un champ électrique se forme dans le conducteur. La même chose est nécessaire pour que le courant électrique continue d'exister pendant longtemps.

Les sources de courant électrique peuvent être:

• statique;
• chimique;
• mécanique;
• semi-conducteur.

Dans chacun d'eux, un travail est effectué, où des particules chargées différemment sont séparées, c'est-à-dire qu'un champ électrique d'une source de courant est créé. Séparés, ils s'accumulent aux pôles, aux points de raccordement des conducteurs. Lorsque les pôles sont reliés par un conducteur, les particules chargées commencent à se déplacer et un courant électrique se forme.

Sources de courant électrique: l'invention de la machine électrique

Jusqu'au milieu du XVIIe siècle, il a fallu beaucoup deefforts. Dans le même temps, le nombre de scientifiques traitant de cette question a augmenté. C'est ainsi qu'Otto von Guericke a inventé la première voiture électrique au monde. Dans l'une des expériences avec du soufre, celui-ci, fondu à l'intérieur d'une boule de verre creuse, durcit et brisa le verre. Guericke a renforcé le ballon pour qu'il puisse être tordu. En le faisant tourner et en appuyant sur un morceau de peau, il a obtenu une étincelle. Cette friction a grandement facilité la production d'électricité à court terme. Mais des problèmes plus difficiles n'ont été résolus qu'avec le développement ultérieur de la science.

Le problème était que les charges de Guerike ont rapidement disparu. Pour augmenter la durée de la charge, les corps ont été placés dans des récipients fermés (bouteilles en verre) et le matériau électrifié était de l'eau avec un clou. L'expérience était optimisée lorsque la bouteille était recouverte des deux côtés d'un matériau conducteur (feuilles de papier d'aluminium, par exemple). Du coup, ils ont réalisé qu'il était possible de se passer d'eau.

Les cuisses de grenouille comme source d'énergie

Une autre façon de produire de l'électricité a été découverte par Luigi Galvani. En tant que biologiste, il a travaillé dans un laboratoire où ils ont expérimenté l'électricité. Il a vu comment la patte d'une grenouille morte se contractait lorsqu'elle était excitée par une étincelle d'une machine. Mais un jour, le même effet a été obtenu par accident lorsqu'un scientifique l'a touchée avec un scalpel en acier.

Il a commencé à chercher les raisons d'où venait le courant électrique. Les sources de courant électrique, selon sa conclusion finale, se trouvaient dans les tissus de la grenouille.

Un autre Italien, Alessandro Volto, a prouvé l'échec de la nature "grenouille" du courant. Il a été observé que le plus grand courantest apparu lorsque du cuivre et du zinc ont été ajoutés à une solution d'acide sulfurique. Cette combinaison s'appelle une cellule galvanique ou chimique.

Mais utiliser un tel outil pour obtenir une FEM serait trop coûteux. Par conséquent, les scientifiques ont travaillé sur une manière différente, mécanique, de produire de l'énergie électrique.

Comment fonctionne un générateur classique ?

Au début du XIXe siècle, G. H. Oersted a découvert que lorsqu'un courant traversait un conducteur, un champ d'origine magnétique apparaissait. Un peu plus tard, Faraday découvre que lorsque les lignes de force de ce champ se croisent, une force électromotrice est induite dans le conducteur, ce qui provoque un courant. L'EMF varie en fonction de la vitesse de déplacement et des conducteurs eux-mêmes, ainsi que de l'intensité du champ. En traversant cent millions de lignes de force par seconde, la FEM induite est devenue égale à un Volt. Il est clair que la conduction manuelle dans un champ magnétique n'est pas capable de produire un courant électrique important. Les sources de courant électrique de ce genre se sont montrées beaucoup plus efficaces en enroulant le fil sur une grosse bobine ou en le réalisant sous la forme d'un tambour. La bobine était montée sur un arbre entre un aimant et de l'eau ou de la vapeur en rotation. Une telle source de courant mécanique est inhérente aux générateurs conventionnels.

Grande Tesla

Le brillant scientifique serbe Nikola Tesla, ayant consacré sa vie à l'électricité, a fait de nombreuses découvertes que nous utilisons encore aujourd'hui. Machines électriques polyphasées, moteurs électriques asynchrones, transmission de puissance par courant alternatif polyphasé - ce n'est pas toute la liste.inventions du grand scientifique.

Beaucoup pensent que le phénomène en Sibérie, appelé météorite Tunguska, a en fait été causé par Tesla. Mais, peut-être, l'une des inventions les plus mystérieuses est un transformateur capable de recevoir une tension allant jusqu'à quinze millions de volts. Insolite est à la fois son dispositif et ses calculs qui ne se soumettent pas aux lois connues. Mais à cette époque, ils ont commencé à développer la technologie du vide, dans laquelle il n'y avait aucune ambiguïté. Par conséquent, l'invention du scientifique a été oubliée pendant un certain temps.

Mais aujourd'hui, avec l'avènement de la physique théorique, son travail suscite un regain d'intérêt. L'éther était reconnu comme un gaz auquel s'appliquent toutes les lois de la mécanique des gaz. C'est de là que le grand Tesla a puisé son énergie. Il convient de noter que la théorie de l'éther était très courante dans le passé chez de nombreux scientifiques. Ce n'est qu'avec l'avènement de la SRT - la théorie de la relativité restreinte d'Einstein, dans laquelle il a réfuté l'existence de l'éther - qu'elle a été oubliée, bien que la théorie générale formulée plus tard ne l'ait pas contestée en tant que telle.

Mais pour l'instant, attardons-nous sur le courant électrique et les appareils qui sont omniprésents aujourd'hui.

Développement de dispositifs techniques - sources actuelles

Ces dispositifs sont utilisés pour convertir différentes énergies en énergie électrique. Bien que les méthodes physiques et chimiques de production d'énergie électrique aient été découvertes il y a longtemps, elles ne se sont généralisées que dans la seconde moitié du XXe siècle, lorsqu'elles ont commencé à se développer rapidement.électronique radio. Les cinq paires galvaniques d'origine ont été reconstituées avec 25 autres types. Et théoriquement, il peut y avoir plusieurs milliers de paires galvaniques, puisque l'énergie libre peut être réalisée sur n'importe quel oxydant et réducteur.

Sources de courant physique

Les sources de courant physiques ont commencé à se développer un peu plus tard. La technologie moderne a imposé des exigences de plus en plus strictes et les générateurs thermiques et thermioniques industriels ont réussi à faire face aux tâches croissantes. Les sources de courant physiques sont des dispositifs dans lesquels l'énergie thermique, électromagnétique, mécanique, de rayonnement et de désintégration nucléaire est convertie en énergie électrique. En plus de ce qui précède, ils comprennent également des machines électriques, des générateurs MHD, ainsi que ceux utilisés pour convertir le rayonnement solaire et la désintégration atomique.

Pour que le courant électrique dans le conducteur ne disparaisse pas, une source externe est nécessaire pour maintenir la différence de potentiel aux extrémités du conducteur. Pour cela, on utilise des sources d'énergie qui ont une certaine force électromotrice pour créer et maintenir une différence de potentiel. L'EMF d'une source de courant électrique est mesurée par le travail effectué en transférant une charge positive dans un circuit fermé.

La résistance à l'intérieur d'une source de courant la caractérise quantitativement, déterminant la quantité d'énergie perdue lors du passage à travers la source.

La puissance et le rendement sont égaux au rapport entre la tension du circuit électrique externe et la FEM.

Sources chimiquesactuel

Une source de courant chimique dans un circuit électrique EMF est un dispositif où l'énergie des réactions chimiques est convertie en énergie électrique.

Il est basé sur deux électrodes: un agent réducteur chargé négativement et un agent oxydant chargé positivement, qui sont en contact avec l'électrolyte. Une différence de potentiel apparaît entre les électrodes, EMF.

Les appareils modernes utilisent souvent:

• comme agent réducteur - plomb, cadmium, zinc et autres;
• oxydant - hydroxyde de nickel, oxyde de plomb, manganèse et autres;
• électrolyte - solutions d'acides, d'alcalis ou de sels.

Les piles sèches au zinc et au manganèse sont largement utilisées. Un récipient en zinc (ayant une électrode négative) est pris. Une électrode positive est placée à l'intérieur avec un mélange de dioxyde de manganèse avec de la poudre de carbone ou de graphite, ce qui réduit la résistance. L'électrolyte est une pâte d'ammoniac, d'amidon et d'autres composants.

Une batterie au plomb est le plus souvent une source de courant chimique secondaire dans un circuit électrique, avec une puissance élevée, un fonctionnement stable et un faible coût. Les batteries de ce type sont utilisées dans une variété de domaines. Ils sont souvent préférés pour les batteries de démarrage, qui sont particulièrement utiles dans les voitures où elles ont généralement le monopole.

Une autre batterie courante est constituée de fer (anode), d'oxyde de nickel hydraté (cathode) et d'un électrolyte - une solution aqueuse de potassium ou de sodium. La matière active est placée dans des tubes en acier nickelé.

L'utilisation de cette espèce a diminué après l'incendie de l'usine Edison en 1914. Cependant, si l'on compare les caractéristiques des premier et deuxième types de batteries, il s'avère que le fonctionnement du fer-nickel peut être plusieurs fois plus long que celui du plomb-acide.

Générateurs CC et CA

Les générateurs sont des dispositifs qui visent à convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.

Le générateur de courant continu le plus simple peut être représenté comme un cadre de conducteur placé entre les pôles magnétiques et les extrémités connectées à des demi-anneaux isolés (collecteur). Pour que l'appareil fonctionne, il est nécessaire d'assurer la rotation du cadre avec le collecteur. Ensuite, un courant électrique y sera induit, changeant de direction sous l'influence des lignes de champ magnétique. Dans la chaîne extérieure, il ira dans une seule direction. Il s'avère que le collecteur redressera le courant alternatif généré par le châssis. Pour obtenir un courant constant, le collecteur est composé de trente-six plaques ou plus, et le conducteur se compose de plusieurs cadres sous la forme d'un enroulement d'induit.

Considérons quel est le but de la source de courant dans le circuit électrique. Découvrons quelles autres sources actuelles existent.

Circuit électrique: courant électrique, intensité du courant, source de courant

Le circuit électrique se compose d'une source de courant qui, avec d'autres objets, crée un chemin pour le courant. Et les concepts d'EMF, de courant et de tension révèlent les processus électromagnétiques qui se produisent dans ce cas.

Le circuit électrique le plus simple est constitué d'une source de courant (batterie, cellule galvanique, générateur, etc.), de consommateurs d'énergie (réchauffeurs électriques, moteurs électriques, etc.), ainsi que de fils reliant les bornes de la tension source et le consommateur.

Le circuit électrique comporte des parties internes (source d'électricité) et externes (fils, interrupteurs et interrupteurs, instruments de mesure).

Cela ne fonctionnera et n'aura une valeur positive que si un circuit fermé est fourni. Toute rupture provoque l'arrêt du flux de courant.

Le circuit électrique est constitué d'une source de courant sous forme de cellules galvaniques, d'accumulateurs électriques, de générateurs électromécaniques et thermoélectriques, de photocellules, etc.

Les moteurs électriques agissent comme des récepteurs électriques, qui convertissent l'énergie en appareils mécaniques, d'éclairage et de chauffage, en installations d'électrolyse, etc.

Les équipements auxiliaires sont des dispositifs utilisés pour allumer et éteindre, des instruments de mesure et des mécanismes de protection.

Tous les composants sont divisés en:

• actif (où le circuit électrique se compose d'une source de courant EMF, de moteurs électriques, de batteries, etc.);
• passif (qui comprend les récepteurs électriques et le câblage de connexion).

Chaîne peut aussi être:

• linéaire, où la résistance de l'élément est toujours caractérisée par une ligne droite;
• non linéaire, où la résistance dépend detension ou courant.

Voici le circuit le plus simple, où une source de courant, une clé, une lampe électrique, un rhéostat sont inclus dans le circuit.

Malgré l'omniprésence de ces dispositifs techniques, surtout ces derniers temps, les gens se posent de plus en plus de questions sur l'installation de sources d'énergie alternatives.

Variété de sources d'énergie électrique

Quelles sources de courant électrique existent encore ? Ce n'est pas seulement le soleil, le vent, la terre et les marées. Ils sont déjà devenus les soi-disant sources alternatives officielles d'électricité.

Je dois dire qu'il existe de nombreuses sources alternatives. Ils ne sont pas courants, car ils ne sont pas encore pratiques et pratiques. Mais qui sait, peut-être que le futur sera juste derrière eux.

Ainsi, l'énergie électrique peut être obtenue à partir d'eau salée. La Norvège a déjà construit une centrale électrique utilisant cette technologie.

Les centrales électriques peuvent également fonctionner avec des piles à combustible à électrolyte à oxyde solide.

Les générateurs piézoélectriques sont connus pour être alimentés par l'énergie cinétique (des trottoirs, des ralentisseurs, des tourniquets et même des pistes de danse existent déjà avec cette technologie).

Il existe également des nanogénérateurs qui visent à convertir l'énergie du corps humain en énergie électrique.

Et qu'en est-il des algues utilisées pour chauffer les maisons, des épées de football qui génèrentde l'énergie électrique, des vélos capables de recharger des gadgets et même du papier finement découpé utilisé comme source d'alimentation ?

De grandes perspectives, bien sûr, appartiennent au développement de l'énergie volcanique.

Tout cela est la réalité d'aujourd'hui, sur laquelle travaillent les scientifiques. Il est possible que certains d'entre eux deviennent bientôt complètement banals, comme l'électricité dans les maisons aujourd'hui.

Peut-être que quelqu'un révélera les secrets du scientifique Nikola Tesla et que l'humanité pourra facilement recevoir de l'électricité de l'éther ?