Corriente eléctrica, fuentes de corriente eléctrica: definición y esencia

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Última modificación: 2024-02-12 06:13

Desde el curso de la física, todo el mundo sabe que la corriente eléctrica significa el movimiento ordenado dirigido de partículas que llevan una carga. Para obtenerlo, se forma un campo eléctrico en el conductor. Lo mismo es necesario para que la corriente eléctrica siga existiendo durante mucho tiempo.

Las fuentes de corriente eléctrica pueden ser:

• estática;
• química;
• mecánica;
• semiconductor.

En cada uno de ellos se realiza un trabajo, donde se separan partículas de diferente carga, es decir, se crea un campo eléctrico de una fuente de corriente. Separados, se acumulan en los polos, en los puntos de conexión de los conductores. Cuando los polos están conectados por un conductor, las partículas con carga comienzan a moverse y se forma una corriente eléctrica.

Fuentes de corriente eléctrica: la invención de la máquina eléctrica

Hasta mediados del siglo XVII, tomó muchoesfuerzos Al mismo tiempo, el número de científicos que se ocupan de este tema ha ido en aumento. Y así, Otto von Guericke inventó el primer automóvil eléctrico del mundo. En uno de los experimentos con azufre, este, fundido dentro de una bola de vidrio hueca, se endureció y rompió el vidrio. Guericke fortaleció la pelota para que pudiera torcerse. Al girarlo y presionar un trozo de piel, obtuvo una chispa. Esta fricción facilitó en gran medida la generación de electricidad a corto plazo. Pero los problemas más difíciles se resolvieron solo con el mayor desarrollo de la ciencia.

El problema fue que los cargos de Guerike desaparecieron rápidamente. Para aumentar la duración de la carga, los cuerpos se colocaban en recipientes cerrados (botellas de vidrio), y el material electrificado era agua con un clavo. El experimento se optimizó cuando la botella se cubrió por ambos lados con un material conductor (láminas de aluminio, por ejemplo). Como resultado, se dieron cuenta de que era posible prescindir del agua.

Ancas de rana como fuente de energía

Luigi Galvani descubrió por primera vez otra forma de generar electricidad. Como biólogo, trabajó en un laboratorio donde experimentaron con la electricidad. Vio cómo se contraía la pata de una rana muerta cuando la excitaba la chispa de una máquina. Pero un día, el mismo efecto se logró por accidente cuando un científico la tocó con un bisturí de acero.

Comenzó a buscar las razones por las que venía la corriente eléctrica. Las fuentes de corriente eléctrica, según su conclusión final, estaban en los tejidos de la rana.

Otro italiano, Alessandro Volto, demostró el fracaso de la naturaleza de "rana" de la corriente. Se ha observado que la mayor corrientesurgió cuando se añadieron cobre y zinc a una solución de ácido sulfúrico. Esta combinación se llama celda galvánica o química.

Pero usar una herramienta de este tipo para obtener un EMF sería demasiado costoso. Por lo tanto, los científicos han estado trabajando en una forma mecánica diferente de producir energía eléctrica.

¿Cómo funciona un generador normal?

A principios del siglo XIX, G. H. Oersted descubrió que cuando una corriente pasaba por un conductor, surgía un campo de origen magnético. Un poco más tarde, Faraday descubrió que cuando las líneas de fuerza de este campo se cruzan, se induce un EMF en el conductor, lo que provoca una corriente. EMF varía dependiendo de la velocidad del movimiento y de los propios conductores, así como de la intensidad del campo. Al cruzar cien millones de líneas de fuerza por segundo, la EMF inducida se volvió igual a un voltio. Está claro que la conducción manual en un campo magnético no es capaz de producir una gran corriente eléctrica. Las fuentes de corriente eléctrica de este tipo se han mostrado mucho más eficaces enrollando el cable en una gran bobina o fabricándolo en forma de tambor. La bobina estaba montada en un eje entre un imán y agua o vapor en rotación. Tal fuente de corriente mecánica es inherente a los generadores convencionales.

Gran Tesla

El brillante científico de Serbia Nikola Tesla, después de haber dedicado su vida a la electricidad, hizo muchos descubrimientos que todavía usamos hoy. Máquinas eléctricas polifásicas, motores eléctricos asíncronos, transmisión de energía a través de corriente alterna multifásica: esta no es la lista completa.inventos del gran científico.

Muchos creen que el fenómeno en Siberia, llamado meteorito de Tunguska, en realidad fue causado por Tesla. Pero, quizás, uno de los inventos más misteriosos es un transformador capaz de recibir voltaje de hasta quince millones de voltios. Inusual es tanto su dispositivo como sus cálculos que no ceden a las leyes conocidas. Pero en esos días comenzaron a desarrollar tecnología de vacío, en la que no había ambigüedades. Por lo tanto, la invención del científico fue olvidada por un tiempo.

Pero hoy, con el advenimiento de la física teórica, hay un renovado interés en su trabajo. El éter fue reconocido como un gas, al que se aplican todas las leyes de la mecánica de los gases. De allí extraía energía el gran Tesla. Vale la pena señalar que la teoría del éter fue muy común en el pasado entre muchos científicos. Sólo con el advenimiento de la SRT, la teoría especial de la relatividad de Einstein, en la que refutó la existencia del éter, se olvidó, aunque la teoría general formulada más tarde no la discutió como tal.

Pero por ahora, detengámonos en la corriente eléctrica y los dispositivos que son omnipresentes en la actualidad.

Desarrollo de dispositivos técnicos - fuentes actuales

Estos dispositivos se utilizan para convertir diferentes tipos de energía en energía eléctrica. A pesar de que los métodos físicos y químicos para generar energía eléctrica se descubrieron hace mucho tiempo, solo se generalizaron en la segunda mitad del siglo XX, cuando comenzó a desarrollarse rápidamente.radioelectrónica. Los cinco pares galvánicos originales se repusieron con 25 tipos más. Y teóricamente, puede haber varios miles de pares galvánicos, ya que la energía libre se puede obtener en cualquier oxidante y reductor.

Fuentes de corriente física

Las fuentes de corriente física comenzaron a desarrollarse un poco más tarde. La tecnología moderna hizo requisitos cada vez más estrictos, y los generadores térmicos y termoiónicos industriales hicieron frente con éxito a las tareas cada vez mayores. Las fuentes de corriente física son dispositivos en los que la energía térmica, electromagnética, mecánica y de radiación y de descomposición nuclear se convierte en energía eléctrica. Además de los anteriores, también incluyen máquinas eléctricas, generadores MHD, así como los que se utilizan para convertir la radiación solar y la descomposición atómica.

Para que la corriente eléctrica en el conductor no desaparezca, se necesita una fuente externa para mantener la diferencia de potencial en los extremos del conductor. Para ello se utilizan fuentes de energía que tienen alguna fuerza electromotriz para crear y mantener una diferencia de potencial. La FEM de una fuente de corriente eléctrica se mide por el trabajo realizado al transferir una carga positiva a lo largo de un circuito cerrado.

La resistencia dentro de una fuente de corriente la caracteriza cuantitativamente, determinando la cantidad de energía perdida al pasar por la fuente.

La potencia y la eficiencia son iguales a la relación entre el voltaje del circuito eléctrico externo y la EMF.

Fuentes químicasactual

Una fuente de corriente química en un circuito eléctrico EMF es un dispositivo donde la energía de las reacciones químicas se convierte en energía eléctrica.

Se basa en dos electrodos: un agente reductor con carga negativa y un agente oxidante con carga positiva, que están en contacto con el electrolito. Surge una diferencia de potencial entre los electrodos, FEM.

Los dispositivos modernos suelen utilizar:

• como agente reductor - plomo, cadmio, zinc y otros;
• oxidante - hidróxido de níquel, óxido de plomo, manganeso y otros;
• electrolito - soluciones de ácidos, álcalis o sales.

Las pilas secas de zinc y manganeso son ampliamente utilizadas. Se toma un recipiente hecho de zinc (que tiene un electrodo negativo). En su interior se coloca un electrodo positivo con una mezcla de dióxido de manganeso con carbón o polvo de grafito, que reduce la resistencia. El electrolito es una pasta de amoníaco, almidón y otros componentes.

Una batería de plomo ácido suele ser una fuente de corriente química secundaria en un circuito eléctrico, con alta potencia, operación estable y bajo costo. Las baterías de este tipo se utilizan en una variedad de áreas. A menudo se prefieren para las baterías de arranque, que son especialmente valiosas en los automóviles donde generalmente tienen el monopolio.

Otra batería común consta de hierro (ánodo), óxido de níquel hidratado (cátodo) y un electrolito, una solución acuosa de potasio o sodio. El material activo se coloca en tubos de acero niquelado.

El uso de esta especie disminuyó después del incendio de la fábrica de Edison en 1914. Sin embargo, si comparamos las características del primer y segundo tipo de baterías, resulta que la operación de hierro-níquel puede ser muchas veces más larga que la de plomo-ácido.

Generadores CC y CA

Los generadores son dispositivos que tienen como objetivo convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

El generador de CC más simple se puede representar como un marco de conductor, que se colocó entre los polos magnéticos y los extremos se conectaron a medios anillos aislados (colector). Para que el dispositivo funcione, es necesario asegurar la rotación del marco con el colector. Luego se inducirá una corriente eléctrica en él, cambiando su dirección bajo la influencia de las líneas del campo magnético. En la cadena exterior, irá en una sola dirección. Resulta que el colector rectificará la corriente alterna que genera el marco. Para lograr una corriente constante, el colector está hecho de treinta y seis o más placas, y el conductor consta de muchos marcos en forma de devanado de armadura.

Consideremos cuál es el propósito de la fuente de corriente en el circuito eléctrico. Averigüemos qué otras fuentes actuales existen.

Circuito eléctrico: corriente eléctrica, intensidad de corriente, fuente de corriente

El circuito eléctrico consta de una fuente de corriente que, junto con otros objetos, crea un camino para la corriente. Y los conceptos de EMF, corriente y voltaje revelan los procesos electromagnéticos que ocurren en este caso.

El circuito eléctrico más simple consta de una fuente de corriente (batería, celda galvánica, generador, etc.), consumidores de energía (calentadores eléctricos, motores eléctricos, etc.), así como cables que conectan los terminales del voltaje fuente y el consumidor.

El circuito eléctrico tiene partes internas (fuente de electricidad) y externas (cables, interruptores e interruptores, instrumentos de medición).

Funcionará y tendrá un valor positivo solo si se proporciona un circuito cerrado. Cualquier interrupción hace que el flujo de corriente se detenga.

El circuito eléctrico consta de una fuente de corriente en forma de celdas galvánicas, acumuladores eléctricos, generadores electromecánicos y termoeléctricos, fotocélulas, etc.

Los motores eléctricos actúan como receptores eléctricos, que convierten la energía en dispositivos mecánicos, de iluminación y calefacción, plantas de electrólisis, etc.

Los equipos auxiliares son dispositivos utilizados para encender y apagar, instrumentos de medición y mecanismos de protección.

Todos los componentes se dividen en:

• activo (donde el circuito eléctrico consta de una fuente de corriente EMF, motores eléctricos, baterías, etc.);
• pasivo (que incluye receptores eléctricos y cableado de conexión).

La cadena también puede ser:

• lineal, donde la resistencia del elemento siempre se caracteriza por una línea recta;
• no lineal, donde la resistencia depende devoltaje o corriente.

Aquí está el circuito más simple, donde una fuente de corriente, una llave, una lámpara eléctrica, un reóstato están incluidos en el circuito.

A pesar de la ubicuidad de tales dispositivos técnicos, especialmente en los últimos tiempos, la gente hace cada vez más preguntas sobre la instalación de fuentes de energía alternativas.

Variedad de fuentes de energía eléctrica

¿Qué fuentes de corriente eléctrica existen todavía? No es sólo el sol, el viento, la tierra y las mareas. Ya se han convertido en las llamadas fuentes alternativas oficiales de electricidad.

Debo decir que hay muchas fuentes alternativas. No son comunes, porque aún no son prácticos y convenientes. Pero quién sabe, tal vez el futuro esté justo detrás de ellos.

Entonces, la energía eléctrica se puede obtener del agua salada. Noruega ya ha construido una central eléctrica utilizando esta tecnología.

Las centrales eléctricas también pueden funcionar con pilas de combustible con electrolito de óxido sólido.

Se sabe que los generadores piezoeléctricos funcionan con energía cinética (los senderos, los badenes, los torniquetes e incluso las pistas de baile ya existen con esta tecnología).

También existen nanogeneradores destinados a convertir la energía del cuerpo humano en energía eléctrica.

¿Y las algas que calientan las casas, las espadas de fútbol que generanenergía eléctrica, bicicletas que pueden cargar dispositivos e incluso papel cortado finamente utilizado como fuente de energía?

Grandes perspectivas, por supuesto, pertenecen al desarrollo de la energía volcánica.

Toda esta es la realidad de hoy, en la que están trabajando los científicos. Es posible que algunos de ellos pronto se vuelvan completamente comunes, como la electricidad en los hogares de hoy.

¿Quizás alguien revele los secretos del científico Nikola Tesla y la humanidad pueda recibir fácilmente electricidad del éter?