У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
§ 8.3 Энергия электрического тока
Под действием сил электрического поля или меняющегося магнитного поля положительно и отрицательно заряженные частицы начинают упорядоченно двигаться. Это движение заряженных частиц называется электрическим током (рис. 8.5, а).
Рис. 8.5. Электрический ток:
а — движение заряженных частиц в электрическом поле; б — направление электрического тока; в — возникновение тока в проводнике под действием меняющегося магнитного поля
Отрицательно заряженные частицы движутся к положительному полюсу, а положительно заряженные — к отрицательному полюсу. Условно принято считать, что направление электрического тока — это движение зарядов от положительного полюса к отрицательному полюсу (рис. 8.5, б).
Движущиеся заряженные частицы (или электрический ток) несут энергию.
Чем больше заряженных частиц каждую секунду будут упорядоченно двигаться, тем больше энергии они перенесут.
Например, во время грозы в облаках скапливается огромное число заряженных частиц. За 1/1000 секунды все они устремляются к земле. Энергия этих движущихся зарядов такова, что молния может разрушить даже дом.
Энергию движущихся электрических зарядов, или энергию тока, называют электрической энергией.
Для получения электрической энергии нужны источники электрического тока. В источнике тока под действием внутренних или сторонних сил происходит разделение зарядов. На его разных полюсах (электродах) скапливаются противоположные по знаку заряды.
Для разделения зарядов в источниках тока используют энергию химических реакций взаимодействия некоторых веществ. Такие источники называются химическими.
Самым простым химическим источником тока является элемент (рис. 8.6), состоящий из двух металлов — цинка и меди — и какой-нибудь кислоты.
Рис. 8.6. Гальванические элементы
Энергия химической реакции серной кислоты с цинком разделяет в таком источнике заряды, распределяя их по электродам. Получается химический источник тока, называемый гальваническим элементом. Кроме кислоты, в гальванических элементах используются и другие химические вещества.
Химическим источником тока является также водородно-кислородный топливный элемент. В водородно-кислородном элементе газообразный водород поступает на поверхность одного электрода. Он при работе будет заряжаться отрицательно и станет катодом. Газ кислород подаётся на поверхность другого электрода, который будет положительно заряженным анодом. Эти газы от баллонов доставляются к электродам по трубкам. Водород в процессе реакции окисления кислородом образует обычную воду. Энергия этой химической реакции разделяет заряды на электродах и передаётся в виде электрической энергии. Эти батареи могут быть достаточно мощными и стать источниками энергии для транспортных средств.
Источником тока служат также солнечные батареи (рис. 8.7). В них заряды разделяются энергией солнечного излучения.
Рис. 8.7. Солнечные батареи а фермерском хозяйстве
Существуют электроэнергетические устройства, в которых заряды разделяются под действием подводимого к ним тепла. Это так называемые биметаллические термопары и полупроводниковые теплоэлектрические элементы.
Теплоэлектрические элементы имеют очень низкий коэффициент полезного действия и используются там, где нет электрических энергосетей. Чаще всего это бытовые термоэлектрические установки малой мощности, в которых элементы собраны в батарею. Они служат обычно для подзарядки аккумуляторов сотовых телефонов, планшетов, подключения светодиодных ламп небольшой мощности. Их используют в удалённых районах, где затруднительно найти другие источники электрической энергии.
В промышленных масштабах электрическую энергию получают с помощью электрогенераторов (рис. 8.8). В них электрические заряды разделяют с помощью очень сильного магнитного поля.
Рис. 8.8. Электрогенератор: 1, 2 — концы обмоток электромагнита; 3, 4 — выходные клеммы
Если проводник поместить в изменяющееся магнитное поле, то в нём будет происходить движение зарядов. На одном конце будут скапливаться отрицательные заряды, а на другом — положительные.
Если взять много проводников и создать очень сильное магнитное поле, то можно получить большое количество электрической энергии. Такие устройства называют генераторами электрической энергии. С помощью больших генераторов можно получать огромные объёмы электрической энергии.
Электрическая энергия легко преобразуется в другие виды энергии.
При прохождении тока через любое вещество в нём выделяется тепловая энергия. В специальных тепловых приборах при прохождении тока тепловая энергия выделяется более интенсивно.
Электрическая энергия может легко преобразовываться в энергию потока света. Свет испускается сильно нагретыми током телами, например спиралью в лампочке накаливания. Световые потоки создаются люминесцентными лампами при прохождении тока через пары ртути, которыми наполнены эти лампы. Световой лоток излучают полупроводниковые светодиоды при пропускании через них электрического тока. Мощные потоки световой энергии под действием электрического тока создаются лазерами.
Электрический ток, проходя через проводники, создаёт вокруг них магнитное поле. Это поле обладает магнитной энергией. Тем самым электрическая энергия преобразуется в магнитную энергию. О её применении говорилось в первом параграфе этой главы.
На основе взаимодействия магнитных полей, созданных электрическим током, работают электромоторы. Ротор электродвигателя представляет собой электромагнит. Статор может быть как постоянным магнитом, так и электромагнитом.
В электромоторах электрическая энергия преобразуется в механическую энергию.
Электрическими искрами осуществляется резание металлов и обработка поверхностей сложной конфигурации (рис. 8.9). Можно, например, выполнять художественную гравировку на поверхности металлического изделия.
Рис. 8.9. Электроискровая обработка материалов:
1 — скользящий электрод; 2 — область искровой обработки; 3 — обрабатываемая деталь; 4 — источник тока
Электрическая энергия может преобразовываться в химическую энергию.
Так, с помощью электрического тока воду разлагают на кислород и водород.
При химической реакции их соединения выделяется большое количество энергии. Чистая вода очень плохо проводит электрический ток. Поэтому для разложения воды в неё добавляют серную кислоту. Её водный раствор хорошо проводит электрический ток.
Электрическая энергия хорошо аккумулируется, т. е. накапливается для сохранения впрок и последующего использования.
Существует три технологии аккумулирования электрической энергии.
Во-первых, это преобразование электрической энергии в химическую энергию.
Можно разложить воду на кислород и водород и накопить эти газы в баллонах, лотом при необходимости с помощью водородно-кислородного топливного элемента снова получить электрическую энергию.
Во-вторых, устройствами, в которых электрическая энергия для накопления и сохранения преобразуется в энергию химических связей веществ, являются кислотные и щелочные аккумуляторы. Такие аккумуляторы очень распространены как на производстве, так и в быту. Аккумуляторы устанавливают на автомобилях, самолётах, ракетах, подводных лодках, внутрицеховых погрузчиках, ноутбуках, планшетах, сотовых телефонах и ещё многих других машинах, приборах и устройствах.
В-третьих, способом накопления (аккумулирования) электрической энергии является её преобразование в энергию электрического поля в суперконденсаторе. В настоящее время созданы экспериментальные электрические автобусы, в которых источником энергии служат суперконденсаторы или ультраконденсаторы. Они полностью подзаряжаются энергией на остановках за то короткое время, пока пассажиры выходят из автобуса или входят в него. На одной подзарядке такой автобус-электробус может проехать до 35 км.
Электрическую энергию можно аккумулировать, преобразуя её в механическую энергию супермаховиков. С их устройством вы познакомились на уроках технологии в 5 классе. Маховик — это массивный диск, помещённый в кожух, из которого выкачан воздух, чтобы уменьшить потери энергии на трение о него. Чтобы не касаться ничего, маховик подвешивается с помощью отталкивающихся друг от друга магнитов. Практически супермаховик ничего не касается и может после раскручивания вращаться очень долго, несколько недель.
В супермаховиковом аккумуляторе электрическая энергия, предназначенная для запасания, с помощью электромотора раскручивает супермаховик до очень большой скорости. Тем самым накапливается большое количество кинетической энергии. Электрический мотор служит одновременно и электрическим генератором (рис. 8.10).
Рис. 8.10. Супермаховик с электрическим мотором-генератором:
1 — супермаховик; 2 — магнитная подвеска; 3 — подшипник; 4 — вал: 5 — мотор-генератор; 6 — кожух
Тем самым при необходимости супермаховиковый аккумулятор может отдавать потребителям накопленную электрическую энергию.
Профессии и производство
Существует множество профессий, которые тем или иным образом связаны с электричеством. Всё потому, что множество современных профессий связано с техникой, которая требует особых навыков в электрике. Однако есть стандартный набор профессий, в названиях которых есть тот же корень, что и в слове «электричество»: электрик, электромонтёр, электрослесарь, электротехник и т. п.
Электрики следят за работой электрооборудования и поддерживают его в безопасном состоянии. Их работа связана с бытовым и промышленным электрооборудованием.
В их должностные обязанности входит настройка и монтаж электрооборудования, устройств и систем управления, непосредственно связанных с электроникой и электричеством.
Электрик (рис. 8.11, а) должен знать прикладную механику, элементы электроники, основы автоматики, электротехнику.
Рис. 8.11. Электрик (а); электромонтёр (б)
Электромонтёр (рис. 8.11, б) устанавливает и обслуживает электрические сети, следит за работоспособностью электрических сетей и электроустановок.
Профессио-нальные качества электромонтёра: хорошее зрение и цветовосприятие, технические знания, внимательность и осторожность.
Электрослесарь отвечает за демонтаж, ремонт, испытание и монтажное обслуживание механических и электрических машин и механизмов, средств освещения и установленной сигнализации. В его обязанности входит установка и проверка телефонных и кабельных сетей, установка заземления.
Электротехник занимается ремонтом и обслуживанием электротехники.
В его должностные обязанности входит: сбор систем и устройств энергоснабжения, управления, автоматизации и коммуникации. Электротехник запускает устройства и поддерживает их производительность.
Перечисленные профессии опасные и очень ответственные, поскольку от работы электриков зависит производительность предприятия. Представители таких профессий имеют разряды, указывающие на уровень сложности и спектр выполняемых работ.
Проверьте себя:
1. От чего зависит количество электрической энергии, которую несёт электрической ток?
2. Как получают электрическую энергию с помощью энергии химических реакций?
3. Как работает водородно-кислородный топливный элемент?
4. Во что можно преобразовать электрическую энергию?
5*. Как с помощью супермаховика можно запасти электрическую энергию?
* Подумайте, какие аккумуляторы в будущем будут использоваться в качестве привода легковых автомобилей.