Чтобы понять принцип работы устройства, именуемого генератором электрического тока, необходимо хотя бы немного вспомнить закон электромагнитной индукции. Именно благодаря ему человечество беспрепятственно пользуется всеми благами цивилизации.
Когда магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, вращается со стабильной угловой скоростью вокруг оси, в рамке возбуждается электродвижущая сила. Вертикальные стороны рамки являются активными, а горизонтальные – неактивными. Это определяется тем, какие стороны пересекают линии магнитного поля в конкретной схеме. При этом в каждой из сторон возбуждается своя электродвижущая сила, которая прямо пропорциональна магнитной индукции (B), длине стороны (L) и линейной скорости магнитного поля (v):
Е1 = B*L*v*sin(w*t)
E2=B*L*v*sin(w*t+π)= - B*L*v*sin(w*t)
Результирующая электродвижущая сила удваивается, т.е.: Е = Е1-Е2= 2*B*L*v*sin(w*t), потому что Е1 и Е2 действуют согласно друг с другом.
Графическое отображение результирующей электродвижущей силы является синусоидой. Это – переменный ток. Чтобы получить постоянный ток, необходимо контакты от рабочих сторон рамки вывести не к контактным кольцам, а к полукольцам, произойдет выпрямление электрического напряжения.
Системы, которые превращают химическую энергию в электрическую, называются химическими источниками тока (ХИТ). Он бывают первичные и вторичные. Первичные ХИТ не способны перезаряжаться – это батарейки, вторичные ХИТ способны – это аккумуляторы.
Химический источник тока может работать только тогда, когда есть следующие элементы:
1) Электроды (катод и анод).
2) Электролит.
3) Внешняя цепь.
Разница потенциалов между электродами называется электродвижущей силой. ХИТ генерирует электрическую энергию во внешнюю цепь потому, что при ее помощи протекает окислительно-восстановительный процесс, разнесенный в пространстве. На отрицательно заряженном аноде происходит окисление восстановителя. Образуются электроны, которые переходят во внешнюю цепь и направляются к положительно заряженному катоду. Здесь происходит восстановление окислителя при помощи этих электронов. В аккумуляторе процесс окисления и восстановление неоднократно может быть повторим.
Принцип действия генератора постоянного и переменного тока, использующего вращение
Закон электромагнитной индукции гласит, что в любом замкнутом проводнике величина индуцированной электродвижущей силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.
Когда магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, вращается со стабильной угловой скоростью вокруг оси, в рамке возбуждается электродвижущая сила. Вертикальные стороны рамки являются активными, а горизонтальные – неактивными. Это определяется тем, какие стороны пересекают линии магнитного поля в конкретной схеме. При этом в каждой из сторон возбуждается своя электродвижущая сила, которая прямо пропорциональна магнитной индукции (B), длине стороны (L) и линейной скорости магнитного поля (v):
Е1 = B*L*v*sin(w*t)
E2=B*L*v*sin(w*t+π)= - B*L*v*sin(w*t)
Результирующая электродвижущая сила удваивается, т.е.: Е = Е1-Е2= 2*B*L*v*sin(w*t), потому что Е1 и Е2 действуют согласно друг с другом.
Графическое отображение результирующей электродвижущей силы является синусоидой. Это – переменный ток. Чтобы получить постоянный ток, необходимо контакты от рабочих сторон рамки вывести не к контактным кольцам, а к полукольцам, произойдет выпрямление электрического напряжения.
Принцип действия генератора постоянного тока, использующего химическую энергию
Системы, которые превращают химическую энергию в электрическую, называются химическими источниками тока (ХИТ). Он бывают первичные и вторичные. Первичные ХИТ не способны перезаряжаться – это батарейки, вторичные ХИТ способны – это аккумуляторы.
Последние 20 лет произошел фурор в области ХИТ. Это относится к созданию литий-ионных аккумуляторов. Их принцип действия похож на кресло-качалку: ионы лития переходят то с катода на анод, то с анода на катод.
Химический источник тока может работать только тогда, когда есть следующие элементы:
1) Электроды (катод и анод).
2) Электролит.
3) Внешняя цепь.
Разница потенциалов между электродами называется электродвижущей силой. ХИТ генерирует электрическую энергию во внешнюю цепь потому, что при ее помощи протекает окислительно-восстановительный процесс, разнесенный в пространстве. На отрицательно заряженном аноде происходит окисление восстановителя. Образуются электроны, которые переходят во внешнюю цепь и направляются к положительно заряженному катоду. Здесь происходит восстановление окислителя при помощи этих электронов. В аккумуляторе процесс окисления и восстановление неоднократно может быть повторим.
Источники:
- как работают генераторы
