Corrente elétrica, fontes de corrente elétrica: definição e essência

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificação: 2024-02-12 12:02

Do curso da física, todos sabem que corrente elétrica significa o movimento ordenado e direcionado de partículas que carregam uma carga. Para obtê-lo, um campo elétrico é formado no condutor. O mesmo é necessário para que a corrente elétrica continue a existir por muito tempo.

Fontes de corrente elétrica podem ser:

• static;
• químico;
• mecânico;
• semicondutor.

Em cada um deles é realizado um trabalho, onde são separadas partículas de cargas diferentes, ou seja, é criado um campo elétrico de uma fonte de corrente. Separados, eles se acumulam nos polos, nos pontos de conexão dos condutores. Quando os pólos são conectados por um condutor, partículas com carga começam a se mover e uma corrente elétrica é formada.

Fontes de corrente elétrica: a invenção da máquina elétrica

Até meados do século XVII, era preciso muitoesforços. Ao mesmo tempo, o número de cientistas que lidam com essa questão vem crescendo. E assim Otto von Guericke inventou o primeiro carro elétrico do mundo. Em um dos experimentos com enxofre, ele, fundido dentro de uma bola de vidro oca, endureceu e quebrou o vidro. Guericke fortaleceu a bola para que ela pudesse ser torcida. Girando-o e pressionando um pedaço de pele, ele conseguiu uma faísca. Esse atrito facilitou muito a geração de eletricidade a curto prazo. Mas problemas mais difíceis foram resolvidos apenas com o desenvolvimento da ciência.

O problema foi que as acusações de Guerike desapareceram rapidamente. Para aumentar a duração da carga, os corpos eram colocados em recipientes fechados (garrafas de vidro), e o material eletrificado era água com prego. O experimento foi otimizado quando a garrafa foi coberta em ambos os lados com um material condutor (folhas de papel alumínio, por exemplo). Como resultado, eles perceberam que era possível passar sem água.

Pernas de rã como fonte de energia

Outra maneira de gerar eletricidade foi descoberta por Luigi Galvani. Como biólogo, trabalhou em um laboratório onde fizeram experiências com eletricidade. Ele viu como a perna de um sapo morto se contraía quando era excitada por uma faísca de uma máquina. Mas um dia, o mesmo efeito foi alcançado por acidente quando um cientista a tocou com um bisturi de aço.

Ele começou a procurar as razões pelas quais a corrente elétrica vinha. As fontes de corrente elétrica, segundo sua conclusão final, estavam nos tecidos do sapo.

Outro italiano, Alessandro Volto, provou o fracasso da natureza "sapo" da corrente. Foi observado que a maior correntesurgiu quando cobre e zinco foram adicionados a uma solução de ácido sulfúrico. Essa combinação é chamada de célula galvânica ou química.

Mas usar tal ferramenta para obter um EMF seria muito caro. Portanto, os cientistas têm trabalhado em uma maneira diferente, mecânica, de produzir energia elétrica.

Como funciona um gerador normal?

No início do século XIX, G. H. Oersted descobriu que quando uma corrente passava por um condutor, surgia um campo de origem magnética. Um pouco mais tarde, Faraday descobriu que quando as linhas de força desse campo se cruzam, um EMF é induzido no condutor, o que causa uma corrente. A CEM varia dependendo da velocidade do movimento e dos próprios condutores, bem como da intensidade do campo. Ao cruzar cem milhões de linhas de força por segundo, a EMF induzida tornou-se igual a um Volt. É claro que a condução manual em um campo magnético não é capaz de produzir uma grande corrente elétrica. Fontes de corrente elétrica desse tipo se mostraram muito mais eficazes enrolando o fio em uma grande bobina ou produzindo-o na forma de um tambor. A bobina foi montada em um eixo entre um ímã e água ou vapor girando. Essa fonte de corrente mecânica é inerente aos geradores convencionais.

Grande Tesla

O brilhante cientista da Sérvia Nikola Tesla, tendo dedicado sua vida à eletricidade, fez muitas descobertas que ainda usamos hoje. Máquinas elétricas polifásicas, motores elétricos assíncronos, transmissão de energia através de corrente alternada multifásica - esta não é toda a lista.invenções do grande cientista.

Muitos acreditam que o fenômeno na Sibéria, chamado de meteorito de Tunguska, foi na verdade causado por Tesla. Mas, talvez, uma das invenções mais misteriosas seja um transformador capaz de receber tensão de até quinze milhões de volts. Inusitado é tanto o seu artifício quanto os cálculos que não cedem às leis conhecidas. Mas naqueles dias eles começaram a desenvolver a tecnologia de vácuo, na qual não havia ambiguidades. Portanto, a invenção do cientista foi esquecida por um tempo.

Mas hoje, com o advento da física teórica, há um interesse renovado em seu trabalho. O éter foi reconhecido como um gás, ao qual se aplicam todas as leis da mecânica dos gases. Foi de lá que o grande Tesla extraiu energia. Vale a pena notar que a teoria do éter era muito comum no passado entre muitos cientistas. Somente com o advento da TRS - a teoria da relatividade especial de Einstein, na qual ele refutou a existência do éter - ela foi esquecida, embora a teoria geral formulada posteriormente não a contestasse como tal.

Mas, por enquanto, vamos nos debruçar sobre a corrente elétrica e os dispositivos que são onipresentes hoje.

Desenvolvimento de dispositivos técnicos - fontes atuais

Tais dispositivos são usados para converter diferentes energias em energia elétrica. Apesar de os métodos físicos e químicos de geração de energia elétrica terem sido descobertos há muito tempo, eles se tornaram difundidos apenas na segunda metade do século XX, quando começaram a se desenvolver rapidamente.eletrônica de rádio. Os cinco pares galvânicos originais foram reabastecidos com mais 25 tipos. E teoricamente, pode haver vários milhares de pares galvânicos, já que a energia livre pode ser realizada em qualquer oxidante e redutor.

Fontes de corrente física

Fontes físicas de corrente começaram a se desenvolver um pouco mais tarde. A tecnologia moderna fez exigências cada vez mais rigorosas, e os geradores térmicos e termiônicos industriais lidaram com sucesso com as tarefas crescentes. Fontes físicas de corrente são dispositivos onde a energia térmica, eletromagnética, mecânica e de radiação e decaimento nuclear é convertida em energia elétrica. Além do acima, eles também incluem máquina elétrica, geradores MHD, bem como aqueles usados para converter radiação solar e decaimento atômico.

Para que a corrente elétrica no condutor não desapareça, é necessária uma fonte externa para manter a diferença de potencial nas extremidades do condutor. Para isso, são utilizadas fontes de energia que possuem alguma força eletromotriz para criar e manter uma diferença de potencial. A EMF de uma fonte de corrente elétrica é medida pelo trabalho realizado pela transferência de uma carga positiva através de um circuito fechado.

A resistência dentro de uma fonte de corrente a caracteriza quantitativamente, determinando a quantidade de energia perdida ao passar pela fonte.

Potência e eficiência são iguais à razão entre a tensão no circuito elétrico externo e a EMF.

Fontes químicasatual

Uma fonte de corrente química em um circuito elétrico EMF é um dispositivo onde a energia das reações químicas é convertida em energia elétrica.

É baseado em dois eletrodos: um agente redutor carregado negativamente e um agente oxidante carregado positivamente, que ficam em contato com o eletrólito. Uma diferença de potencial surge entre os eletrodos, EMF.

Os dispositivos modernos costumam usar:

• como agente redutor - chumbo, cádmio, zinco e outros;
• oxidante - hidróxido de níquel, óxido de chumbo, manganês e outros;
• eletrólito - soluções de ácidos, álcalis ou sais.

Células secas de zinco e manganês são amplamente utilizadas. Um recipiente feito de zinco (com um eletrodo negativo) é levado. Um eletrodo positivo é colocado no interior com uma mistura de dióxido de manganês com pó de carbono ou grafite, o que reduz a resistência. O eletrólito é uma pasta de amônia, amido e outros componentes.

Uma bateria de chumbo-ácido é na maioria das vezes uma fonte de corrente química secundária em um circuito elétrico, com alta potência, operação estável e baixo custo. Baterias deste tipo são usadas em uma variedade de áreas. Eles geralmente são preferidos para baterias de partida, que são especialmente valiosas em carros onde geralmente têm o monopólio.

Outra bateria comum consiste em ferro (ânodo), hidrato de óxido de níquel (cátodo) e um eletrólito - uma solução aquosa de potássio ou sódio. O material ativo é colocado em tubos de aço niquelado.

O uso desta espécie diminuiu após o incêndio da fábrica de Edison em 1914. No entanto, se compararmos as características do primeiro e do segundo tipos de baterias, verifica-se que a operação do ferro-níquel pode ser muitas vezes mais longa que a do chumbo-ácido.

Geradores CC e CA

Geradores são dispositivos que visam converter energia mecânica em energia elétrica.

O gerador CC mais simples pode ser representado como uma armação de condutor, que foi colocada entre os pólos magnéticos, e as extremidades conectadas a meios anéis isolados (coletor). Para que o dispositivo funcione, é necessário garantir a rotação do quadro com o coletor. Então uma corrente elétrica será induzida nele, mudando sua direção sob a influência das linhas do campo magnético. Na cadeia externa, ele irá em uma única direção. Acontece que o coletor retificará a corrente alternada que é gerada pelo quadro. Para atingir uma corrente constante, o coletor é feito de trinta e seis ou mais placas, e o condutor consiste em muitos quadros na forma de um enrolamento de armadura.

Vamos considerar qual é a finalidade da fonte de corrente no circuito elétrico. Vamos descobrir quais outras fontes atuais existem.

Circuito elétrico: corrente elétrica, intensidade da corrente, fonte de corrente

Circuito elétrico consiste em uma fonte de corrente, que, juntamente com outros objetos, cria um caminho para a corrente. E os conceitos de EMF, corrente e tensão revelam os processos eletromagnéticos que ocorrem neste caso.

O circuito elétrico mais simples consiste em uma fonte de corrente (bateria, célula galvânica, gerador, etc.), consumidores de energia (aquecedores elétricos, motores elétricos, etc.), além de fios que conectam os terminais da tensão fonte e consumidor.

Circuito elétrico possui partes internas (fonte de eletricidade) e externas (fios, interruptores e chaves, instrumentos para medição).

Funcionará e terá um valor positivo somente se for fornecido um circuito fechado. Qualquer interrupção faz com que o fluxo de corrente pare.

O circuito elétrico consiste em uma fonte de corrente na forma de células galvânicas, acumuladores elétricos, geradores eletromecânicos e termoelétricos, fotocélulas, etc.

Motores elétricos atuam como receptores elétricos, que convertem energia em dispositivos mecânicos, de iluminação e aquecimento, usinas de eletrólise e assim por diante.

Equipamentos auxiliares são dispositivos utilizados para ligar e desligar, instrumentos de medição e mecanismos de proteção.

Todos os componentes são divididos em:

• ativo (onde o circuito elétrico consiste em uma fonte de corrente EMF, motores elétricos, baterias e assim por diante);
• passiva (que inclui receptores elétricos e fiação de conexão).

Corrente também pode ser:

• linear, onde a resistência do elemento é sempre caracterizada por uma linha reta;
• não linear, onde a resistência depende detensão ou corrente.

Aqui está o circuito mais simples, onde uma fonte de corrente, uma chave, uma lâmpada elétrica, um reostato estão incluídos no circuito.

Apesar da onipresença de tais dispositivos técnicos, especialmente nos últimos tempos, as pessoas estão cada vez mais fazendo perguntas sobre a instalação de fontes alternativas de energia.

Variedade de fontes de energia elétrica

Quais fontes de corrente elétrica ainda existem? Não é só o sol, o vento, a terra e as marés. Eles já se tornaram as chamadas fontes alternativas oficiais de eletricidade.

Devo dizer que existem muitas fontes alternativas. Eles não são comuns, porque ainda não são práticos e convenientes. Mas quem sabe, talvez o futuro esteja logo atrás deles.

Então, a energia elétrica pode ser obtida da água salgada. A Noruega já construiu uma usina de energia usando essa tecnologia.

As centrais elétricas também podem operar com células de combustível com eletrólito de óxido sólido.

Geradores piezoelétricos são conhecidos por serem alimentados por energia cinética (trilhas, lombadas, catracas e até pistas de dança já existem com essa tecnologia).

Existem também nanogeradores que visam converter a energia do corpo humano em energia elétrica.

E as algas usadas para aquecer casas, espadas de futebol que geramenergia elétrica, bicicletas que podem carregar gadgets e até papel cortado finamente usado como fonte de energia?

Enormes perspectivas, é claro, pertencem ao desenvolvimento da energia vulcânica.

Tudo isso é a realidade de hoje, na qual os cientistas estão trabalhando. É possível que alguns deles em breve se tornem completamente comuns, como a eletricidade nas residências hoje.

Talvez alguém revele os segredos do cientista Nikola Tesla, e a humanidade poderá facilmente receber eletricidade do éter?