Существуют следующие виды источников электрического тока: механические; тепловые; световые; химические. Механические источники В этих источниках происходит преобразование механической энергии в электрическую. Преобразование осуществляется в специальных устройствах – генераторах. Основными генераторами являются турбогенераторы, где электрическая машина приводится в действие газовым или паровым потоком, и гидрогенераторы, преобразующие энергию падающей воды в электричество. Большая часть электроэнергии на Земле производится именно механическими преобразователями. Тепловые источники Здесь преобразуется в электричество тепловая энергия. Возникновение электрического тока обусловлено разностью температур двух пар контактирующих металлов или полупроводников — термопар. В этом случае заряженные частицы переносятся от нагретого участка к холодному. Величина тока зависит напрямую от разности температур: чем больше эта разность, тем больше электрический ток. Термопары на основе полупроводников дают термоэдс в 1000 раз больше, чем биметаллические, поэтому из них можно изготавливать источники тока. Металлические термопары используют лишь для измерения температуры. В настоящее время разработаны новые элементы на основе преобразования тепла, выделяющегося при естественном распаде радиоактивных изотопов. Такие элементы получили название радиоизотопный термоэлектрический генератор. В космических аппаратах хорошо себя зарекомендовал генератор, где применяется изотоп плутоний-238. Он даёт мощность 470 Вт при напряжении 30 В. Так как период полураспада этого изотопа 87,7 года, то срок службы генератора очень большой. Преобразователем тепла в электричество служит биметаллическая термопара. Световые источники С развитием физики полупроводников в конце ХХ века появились новые источники тока – солнечные батареи, в которых энергия света преобразуется в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников выдавать напряжение при воздействии на них светового потока. Особенно сильно этот эффект наблюдается у кремниевых полупроводников. Но всё-таки КПД таких элементов не превышает 15%. Солнечные батареи стали незаменимы в космической отрасли, начали применяться и в быту. Цена таких источников питания постоянно снижается, но остаётся достаточно высокой: около 100 рублей за 1 ватт мощности. Химические источники Все химические источники можно разбить на 3 группы: Гальванические Аккумуляторы Тепловые Гальванические элементы работают на основе взаимодействия двух разных металлов, помещённых в электролит. В качестве пар металлов и электролита могут быть разные химические элементы и их соединения. От этого зависит вид и характеристики элемента. ВАЖНО! Гальванические элементы используются только разово, т.е. после разряда их невозможно восстановить. Существует 3 вида гальванических источников (или батареек): Солевые; Щелочные; Литиевые. Солевые, или иначе «сухие», батарейки используют пастообразный электролит из соли какого-либо металла, помещённый в цинковый стаканчик. Катодом служит графито-марганцевый стержень, расположенный в центре стаканчика. Дешёвые материалы и лёгкость изготовления таких батареек сделали их самыми дешёвыми из всех. Но по характеристикам они значительно уступают щелочным и литиевым. В щелочных батарейках в качестве электролита используется пастообразный раствор щёлочи — гидрооксида калия. Цинковый анод заменён на порошкообразный цинк, что позволило увеличить отдаваемый элементом ток и время работы. Эти элементы служат в 1,5 раза дольше солевых. В литиевом элементе анод сделан из лития — щелочного металла, что значительно увеличило продолжительность работы. Но одновременно увеличилась цена из-за относительной дороговизны лития. Кроме того, литиевая батарейка может иметь различное напряжение в зависимости от материала катода. Выпускают батарейки с напряжением от 1,5 В до 3,7 В. Аккумуляторы — источники электрического тока, которые можно подвергать многим циклам заряда-разряда. Основными видами аккумуляторов являются: Свинцово-кислотные; Литий-ионные; Никель-кадмиевые. Свинцово-кислотные аккумуляторы состоят из свинцовых пластин, погружённых в раствор серной кислоты. При замыкании внешней электрической цепи происходит химическая реакция, в результате которой свинец преобразуется в сульфат свинца на катоде и аноде, а также образуется вода. В процессе зарядки сульфат свинца на аноде восстанавливается до свинца, а на катоде до диоксида свинца.
ИЗВИНЯЮСЬ ЗА ТО ЧТО ТАК МНОГО, ВЫБЕРИ САМОЕ ВАЖНОЕ ДЛЯ ТЕБЯ)
А) Демонстрация возможности движения луча по ломаной траектории со сменой направления рас Пускаем луч из осветителя с однощелевой диафрагмой на плоскую грань полуцилиндра перпендикулярно ей. В зависимости от расстояния до края грани можно реализовать двукратное или четырехкратное внутреннее отражение от прозрачной криволинейной грани полуцилиндра.
Затем демонстрируем примерный ход луча в прозрачном теле вдоль двух длинных прозрачных стенок, пуская луч из осветителя на торец плоскопараллельной пластины.
Прижав к противоположному торцу пластины призму, иллюстрируем возможность стыковки и удлинения кабелей из оптоволокна.
Б) Демонстрация использования световода для освещения труднодоступных мест.
Вставляем на место вынутого непрозрачного экрана плоскую пластину со световодом.
Подносим свободный конец световода к плоскости доски, показываем, как свет из торца освещает поверхность.
В) Принцип формирования изображения с многожильного жгута из светопроводящих нитей.
В выходное окно осветителя помещают трехцветный светофильтр и берут световод в две руки. Свободный конец световода медленно перемещают над разноцветными частями светофильтра, при этом повернутый к ученикам торец световода, впрессованный в прямоугольную пластину, поочередно окрашивается в разные цвета. Комментарий: если серию таких световодов одинаковой длины разместить поперек светофильтра, то расположенные в таком же порядке противоположные торцы световодов передадут рисунок расположения цветов на светофильтре.
Применение волоконной оптики
На дне пруда глубиной 40 см сидит лягушка, прячущаяся под круглым листом, который плавает на поверхности воды. Каким должен быть минимальный радиус листа, чтобы лягушку не увидели преследователи, находящиеся над поверхностью воды? (ответ: 45 см).
===
F=I*B*L*sinα=5*1.2*10^-3*0.6*0.5=1.8*10^-3 H (1.8 мН)