С помощью чего получают ток на электростанциях
Электрический ток. Источники электрического тока.
Первую запись хочу посвятить электрическому току. Материал я взял из учебника по физике за 8 класс. Автор А.В. Перышкин. Издательство ДРОФА, Москва 2006.
§ 32 Электрический ток. Источники электрического тока.
Когда говорят об использовании электрической энергии в быту,
на производстве или транспорте, то имеют в виду работу электрического
тока. Электрический ток подводят к потребителю от электростанции
по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут
электрические лампы или прекращается движение электропоездов,
троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.
Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения
и существования в течение нужного нам времени?
Слово «ток» означает движение или течение чего-то.
Что может перемещаться в проводах, соединяющих электростанцию
с потребителями электрической энергии?
Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, движением которых
объясняются различные электрические явления (см. § 31).
Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическими
зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества — ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в этом проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникнет электрический ток.
Чтобы электрический ток в проводниках существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.
Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой — отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определенном направлении, возникнет электрический ток.
В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую. Так, например, в электрофорной машине (рис. 42) в электрическую энергию превращается механическая энергия.
Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из различных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток (рис. 43).
Такой источник тока называется термоэлементом. В нем внутренняя энергия нагревателя превращается в электрическую энергию. При освещении некоторых веществ, например селена, оксида меди (I), кремния, наблюдается потеря отрицательного электрического заряда (рис. 44).
Это явление называется фотоэффектом. На нем основано устройство и действие фотоэлементов. Термоэлементы и фотоэлементы изучают в курсе физики старших классов.
Рассмотрим более подробно устройство и работу двух источников тока
— гальванического элемента и аккумулятора, которые будем использовать в опытах по электричеству.
В гальваническом элементе (рис. 45) происходят химические реакции и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую.
Изображенный па рисунке 46 элемент состоит из цинкового сосуда (корпуса) Ц. В корпус вставлен угольный стержень У, у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещен в смесь оксида марганца (IV) MnO2 и размельченного углерода С. Пространство между цинковым корпусом и смесью MnO2 с С заполнено желеобразным раствором соли (хлорида аммония NH4Cl) P.
В ходе химической реакции цинка Zn с хлоридом аммония NH4Cl цинковый сосуд становится отрицательно заряженным.
Оксид марганца несет положительный заряд, а вставленный в него угольный стержень используется для передачи положительного заряда.
Между заряженными угольным стержнем и цинковым сосудом, которые называются электродами, возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то по всей длине под действием электрического поля свободные электроны придут в упорядоченное движение. Возникнет электрический ток.
Гальванические элементы — самые распространенные в мире источники постоянного тока. Их достоинством является удобство и безопасность в использовании.
В быту часто применяют батарейки, которые можно подзаряжать многократно — аккумуляторы (от лат. слова аккумуляторе — накоплять). Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин (электродов), помещенных в раствор серной кислоты.
Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Для зарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток от какого-нибудь источника. В процессе зарядки в результате химических реакций один электрод становится положительно заряженным, а другой — отрицательно. Когда аккумулятор зарядится, его можно использовать как самостоятельный источник тока. Полюсы аккумуляторов обозначены знаками «+» и «-». При зарядке положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом источника тока, отрицательный — с отрицательным полюсом.
Кроме свинцовых, или кислотных, аккумуляторов широко применяют железоникелевые, или щелочные, аккумуляторы. В них используется раствор щелочи, а пластины состоят одна из спрессованного железного порошка, вторая — из пероксида никеля. На рисунке 47 изображена батарея из трех таких аккумуляторов.
Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное применение. Они
служат для освещения железнодорожных вагонов, автомобилей, для запуска автомобильного двигателя. Батареи аккумуляторов питают электроэнергией подводную
лодку под водой. Радиопередатчики и научная аппаратура на искусственных спутниках 3емли также получают электропитание от аккумуляторов, установленных на спутнике.
На электростанциях электрический ток получают с помощью генераторов (от лат. слова генератор — создатель, производитель). Этот электрический ток используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве.
1. Что такое электрический ток?
2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нем возник и существовал ток?
3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
4. Как устроен сухой гальванический элемент?
5. Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
6. Как устроен аккумулятор?
7. Где применяются аккумуляторы?
Способы получения электроэнергии.
Электричество, открытое в седьмом веке до НЭ древнегреческим философом и ученым Фалесом Милетским и поставленное на службу человечества в конце XIII века, оно так плотно вошло в нашу жизнь, что если вдруг, в одночасье электричества не станет, цивилизация будет отброшена на десятки и сотни лет назад. Поэтому, мы решили рассказать Вам о том, какие существуют способы получения электроэнергии.
Генераторы электрического тока.
Самым известным и распространенным способом получения электроэнергии, является генерация электротока электрогенераторами. Эти электрические машины могут приводиться в движение множеством способов: посредством пара – в атомных и теплоэлектростанциях; энергией воды, ветра, волн – гидроэлектростанции и ветрогенераторы; двигателями внутреннего сгорания – дизель-генераторы. Но суть остается одна – везде присутствует генератор, вырабатывающий по закону Фарадея электроток.
Вас может заинтересовать – «Как работает индукционная лампа?».
Способ, в большинстве своем, применяется в промышленных масштабах и служит для снабжения электроэнергией предприятий, жилых домов, общественных и спортивных комплексов, в общем всего, где требуется электричество, посредством воздушных и подземных линий электропередач.
Способы получения электроэнергии. Гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы.
Не менее известный способ получения электроэнергии это — обычные гальванические элементы. Изобретенные итальянским физиком Луиджи Гальвани в 1791г., они также являются неотъемлемой частью нашей с Вами жизни. Электрохимическими источниками электроэнергии запитываются переносные электро и радиоприборы.
Механизм работы батарейки заключается в простой химической реакции между двумя электродами и электролитом, в результате чего между электродами возникает разность потенциалов. То есть, в данном случае химическая энергия превращается в электроэнергию.
Аккумуляторы работают по тому же принципу, только здесь используется обратимость химической реакции, то есть при разряде химическая энергия преобразуется в электрическую, а при заряде — наоборот.
Топливные элементы (ТЭ) – те-же батарейки (электрохимические устройства), только реагенты для реакции поступают извне. Из чего следует, что ТЭ вырабатывает электроэнергию до тех пор, пока в него поступают нужные реагенты.
Солнечные батареи.
Сейчас все большее распространение набирают альтернативные источники электричества и одним из них является способ преобразования света солнца в электроэнергию с помощью фотоэлементов.
Фотоэлемент представляет собой полупроводник, способный под воздействием солнечных лучей производить электричество. Механизм работы полупроводникового фотоэлемента прост и основан на способности электронов атомов кремния, из которого выполнена верхняя и нижняя пластины, высвобождаться под воздействием света, атомы кремния нижней пластины, в свою очередь, захватывают высвободившиеся электроны. В следствии чего возникает разность потенциалов и по проводникам, прикрепленным к пластинам, через нагрузку, начинает протекать электрический ток.
Недостатком данных источников электроэнергии является их низкий КПД, в большинстве случаев не более 20%. Однако, по прогнозам ученых, КПД можно повысить до 87%, а это уже отличный результат!
Способы получения электроэнергии. Грозовая энергетика.
Суть работы грозоэлектростанций заключается в получении электроэнергии из грозовых облаков. Подобные электростанции в буквальном смысле ловят молнии и направляют пойманную электроэнергию в электросети. Для этого созданы мощные лазеры, с помощью них ионизируется воздух, тем самым создаются каналы для прохождения молний. По ионизированным каналам мощные разряды попадают прямиком в накопители, способные заряжаться за доли секунды.
Однако, на сегодняшний день, подобные накопители еще не созданы. В нескольких странах, в том числе и России, были попытки строительства подобных электростанций, но пока каких-либо значимых результатов не обнародовано.
Способы получения электроэнергии на основе пьезоэлектрических эффектов.
Эффект пьезоэлектричества открыт братьями Кюри в 1880г. Суть его заключается в том, что при принудительной деформации отдельных кристаллов, таких как природный кварц, на их поверхности появляется электро-заряд. И если разместить на его гранях электроды, присоединенные к нагрузке, то при сжатии или растягивании через нагрузку пройдет короткий электро-импульс.
Таким образом, если разместить множество пьезоэлектрических кристаллов, например под дорожным полотном и соединить их проводниками, то при проезде машин дорога начнет вырабатывать электроэнергию.
В этой публикации мы освятили далеко не все способы получения электроэнергии, а как мы думаем, самые перспективные. Так что будущее покажет. Удачи….
Как получают электричество на электростанциях
Автор канала «Atom Duba» показал занимательный эксперимент на тему, как получают электричество и каков механизм на электростанции. Рассмотрен вопрос о природе переменного тока?
Если знаете, что такое электромагнитная индукция, просто понять что в опыте. В катушке 1500 витков, чтобы напряжение на каждом из них складывалась, и эффект был заметным. На экране осциллографа видим электрический сигнал.
На электростанции катушка большего размера. Она переводит энергию механического движения в электрическую. Но согласитесь, метод, который видите на экране, не эффективен. Не захотели бы получать домой из розетки такие импульсы. Если обращали внимание, на всех электростанциях что-нибудь да крутится.
Покрутим магнит. Посмотрите, возле катушек создается напряжение. Почему? Несмотря на то, что он стоит на месте, магнитное поле меняется. Почему? Оно направлено то в одну сторону, то в другую, причём увеличивается и уменьшается. То же происходит с напряжением — оно то положительное, то отрицательное.
Но для того, чтобы нормально крутить магнит, возьмем гениальное устройство — дрель. Нужно смотреть на диод. Загорается. Здорово! Примерно то происходит на электростанции. Тем или иным способом закручивается вал с магнитом. Необязательно крутить именно магнит. Можно вращать катушку в магнитном поле. Никакой разницы нет.
На электростанции делается 50 оборотов за секунду. То есть, как говорят физики, частота вращения 50 Герц. То есть, 50 раз за секунду делается один оборот. Следовательно, напряжение такое же количество ву секунду повторяет один контур. Следовательно, ток, который меняет свое направление, называется переменным током. Он принимает переменчиво положительное и отрицательное значение.
Получается что лампочка за секунду моргает 50 раз? И да и нет. Она светит за счёт того, что нитка внутри из вольфрама и сильно греется. За то время, пока ток равен нулю, не успевает остыть.
Напоследок глянем, как выглядит зависимость напряжений от времени. Если бы не тряслись руки и можно было бы засунуть магнит внутрь катушки, и крутить его там, то тогда зависимость была бы замечательным синусом. Это незамысловатая функция.
Один комментарий
Полезная информация, хорошо бы в школе так обьясняли, было бы интересней учиться.
Откуда берётся электричество — видео
Человек в современном мире настолько привык к достижениям науки и техники, что трудно представить, как можно обойтись без электричества. Электрическим током мир начал пользоваться с 1800 года, тогда итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта изобрёл первую в мире батарею и тем самым дал первый надёжный постоянный источник электроэнергии. Алессандро Вольта с 1774 года по 1779 год преподавал физику в гимназии в Комо, в 1779 году стал профессором университета в Павии, а с 1815 года — директор философского факультета в Падуе. Алессандро Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока (Вольтов столб). В честь этого события фамилию учёного увековечили, и с того времени напряжение тока измеряется в вольтах. Подумать только, если бы не было электричества, то человеку пришлось бы отказаться от большинства благ цивилизации и пересесть с шикарных автомобилей на одну лошадиную силу. Откуда же берётся электричество, и каким образом оно попадает к потребителю электроэнергии?
Электрический ток, который попадает в розетки и светильники вырабатывается на электростанции с помощью специальной машины – турбоэлектрогенератора. Давайте разберёмся, как он работает. Неподвижная часть турбоэлектрогенератора называется статором, он представляет собой двухполярный магнит, внутри статора вращается ротор, который обмотан медной проволокой. Вращение ротора внутри статора приводит к постоянной смене полярности, и электроны приходят в движение. По законам физики в данном устройстве появляется магнитное поле и в обмотке провода ротора возникает (индуцируется) направленное движение заряженных частиц. Так рождается электрический ток. Но чтобы электрический ток вырабатывался, какая-то механическая сила должна постоянно вращать ротор. Давайте разберёмся, как это происходит на теплоэлектростанции.
В котле нагревают воду до температуры 450 градусов, вода превращается в пар и под высоким давлением пар поступает из котла на лопатки турбины, что приводит в движение вал турбины, который вращается с частотой в 3000 оборотов в минуту, приводя в движение вал электрогенератора. Кстати, первая в мире электростанция общественного пользования была построена в Нью-Йорке в 1882 году. Она вырабатывала постоянный ток и питала 10000 ламп. Современные электростанции вырабатывают в 1000 раз больше электроэнергии. Одна электростанция спокойно может осветить и обогреть город с населением в 100000 человек.
По кабелю электрический ток поступает на распределительные подстанции для измерения и преобразования. Трансформаторы повышают напряжение тока до 10000 вольт и более. Вы спросите, зачем? При высоком напряжении происходит меньше потерь при транспортировке электроэнергии от трансформаторов до потребителя электроэнергии по проводам. 10000 вольт по линиям электропередачи (провода), со скоростью до 3000 километров в секунду, пройдут немалый путь, прежде чем попадут к потребителю (заводы, фабрики, офисы, квартиры, дачи). Далее электрический ток поступает на понижающие трансформаторные подстанции. Трансформатор должен уменьшить поступившее напряжение до 220 вольт. Почему уменьшается до 220 вольт? Такой в России стандарт. Только после понижения, электричество поступит по проводам и кабелям в распределительные сети, а затем к потребителям электроэнергии.
Энергетические компании, поставляющие электроэнергию, заинтересованы в модернизации и расширении рынка сбыта электроэнергии. Они нанимают подрядные организации (электромонтажная организация), которые в свою очередь выполняют электромонтажные работы по прокладке линий электропередач. Так как доставка электроэнергии к потребителю в удалённые населённые пункты является первостепенной задачей энергетических компаний, прокладка кабеля или провода воздушной линии электропередач является единственным способом качественной и надёжной передачи электроэнергии на большие расстояния. От скорейшего развития и модернизации систем электроснабжения зависит экономическое благосостояние нашей страны.
Прочая и полезная информация 
Читайте также:
Один Комментарий на ”Откуда берётся электричество — видео”
Слава богу не атомная станция.Вольтову почет и уважение.мне бы столько ума.
Процесс получения электрического тока
Переменный и постоянный ток. Общие понятия
Переменный и постоянный ток в электроустановках
Практически все электрооборудование электроустановок и промышленных предприятий питается от сети переменного тока, так как это наиболее целесообразно и имеет множество плюсов. Но есть и некоторое оборудование, которое работает от сети постоянного тока (или некоторые его части): синхронный двигатель, электромагнитный привод элегазового выключателя, двигатель постоянного тока и другие. Для того чтобы преобразовать переменный ток в постоянный ток (необходимый для питания вышеуказанного электрооборудования) используют выпрямители.
Процесс получения электрического тока
Выработка трехфазного тока начинается на электростанции, где генератор превращает какой-либо вид энергии в переменный ток. После многочисленных преобразований в распределительной и передающей сети, получаемая мощность преобразуется в стандартное напряжение, подаваемое в дома и офисы. В Европе стандартом такого напряжения является 230 вольт, а в Северной Америке – 120 вольт.
Для подачи электричества потребителю используют понижающие трансформаторы. Выходной контакт трансформатора, как правило, подключается к энергосистеме с помощью трех проводов под напряжением. Они присоединены к одному возвратному заземлению. Такой тип соединения называется звездообразным.
Трехфазный ток обычно не подается в жилые дома. Однако когда это происходит, главный распределительный щит понижает напряжение до нормального уровня. Большинство домашних приборов используют однофазное напряжение ввиду меньшей опасности для человека.
Трехфазное питание является наиболее распространенным в промышленных установках или там, где необходима большая мощность для работы тяжелой техники, хотя есть и исключения.
Вращающиеся электродвигатели являются наиболее частыми потребителями трехфазного тока. Трехфазный асинхронный двигатель сочетает в себе высокую эффективность, простой дизайн и большой пусковой момент. Промышленные вентиляторы, воздуходувки, насосы, компрессоры и многие другие виды оборудования обычно используют этот тип электродвигателя. Другие системы, которые могут использовать трехфазное питание, включают в себя оборудование для кондиционирования воздуха, электрические котлы и выпрямительные системы, используемые для преобразования переменного тока в постоянный.
В то время как большинство устройств, работающих на трехфазном токе, довольно громоздкие, есть примеры очень маленьких двигателей. К их числу относятся компьютерные кулеры, которые питаются от такого типа напряжения. Встроенный инвертор внутри вентилятора преобразует постоянный ток в трехфазный переменный. Это сделано для уменьшения шума, так как крутящий момент в трехфазном двигателе очень небольшой.
Кроме того, постоянный ток используется для передачи по высоковольтным линиям больших мощностей электрической энергии. В этом случае при передаче электрической энергии на большие расстояния электрические потери значительно меньше, чем при той же передаче на переменном токе.