Меню

Живые источники электрического тока

Статья источники электрического тока

Источники электрического тока

Источники электрического тока в технике и в живой природе.

Электрический ток давным-давно стал неотъемлемой частью нашей жизни и быта. Освещение наших жилищ, приведение в движение машин в промышленности и на транспорте, питание различных электронных приборов и многое другое — всё это требует электрического тока. А производится он в источниках тока, которые являются важнейшей составной частью мира электричества. Поэтому так важно знать о том, что же такое источники электрического тока и какие они бывают.

Источником электрического тока называют прибор, в котором какой-либо вид энергии (например, химическая или механическая) преобразуется в энергию электрического поля, то есть такой прибор является источником электродвижущей силы (ЭДС). Различают два типа источников тока: первичные — в которых происходит прямое преобразование какого-либо иного вида энергии в электрическую, и вторичные — в которых сначала электрическая энергия преобразуется в другую, и накапливается, а потом происходит обратный процесс. Конечно, подавляющее большинство источников тока сделано руками человека, но в природе есть, так сказать, нерукотворные источники тока — некоторые виды живых существ в процессе эволюции выработали в себе способность генерировать электрический ток достаточно большой мощности. А вообще говоря, основной элемент живой материи — живая клетка также является источником электрического тока, хотя и очень маленькой мощности. Это происходит потому, что движение заряженных частиц является неотъемлемой частью процессов жизнедеятельности.

А теперь более подробно рассмотрим различные виды источников тока.

Технические источники электрического тока.

Как уже было сказано, источник тока — это прибор, в котором некий, не электрический, вид энергии превращается в электрическую. Наиболее распространены источники тока, в которых в электрическую превращается энергия механического движения. Это — электрические машины, генераторы. В них используется явление электромагнитной индукции, благодаря которому механическая энергия движения, порождающая переменное магнитное поле, преобразуется в энергию переменного электрического поля, которая приводит в движение заряды в проводниках — появляется электрический переменный ток. В электрической машине есть неподвижная часть — статор, который обычно создает магнитное поле, и подвижная — ротор, вращающийся в этом поле, от которого отбирают ток. Конечно, есть конструкции, в которых, наоборот, переменное магнитное поле создает ротор, а ток отбирается от статора. В технике применяются электрические генераторы различной мощности: от десятых долей ватта в малогабаритной технике, до нескольких миллионов ватт на мощных электростанциях. Напряжение, даваемое генераторами, достигает 5000 вольт, а ток в несколько тысяч ампер.

А вот в повседневной жизни мы чаще встречаемся с другими источниками электрического тока — с батарейками и аккумуляторами. Эти источники тока являются электрохимическими, они превращают в электрическую энергию химических процессов, происходящих в электролитах. Причём, батарейки являются первичными источниками электрического тока, а аккумуляторы — вторичными: их сначала необходимо зарядить, то есть определённое время пропускать через них ток. При этом происходят определённые химические превращения веществ, которые накапливаются, а при разрядке аккумулятора эти превращения происходят в обратном направлении. Батарейки и аккумуляторы дают постоянный ток. Батарейка — это бытовое название гальванического элемента. Существует много типов гальванических элементов, наиболее распространенные среди них — угольно-цинковые. В таком элементе положительным электродом — анодом, является угольный стержень, а отрицательным, катодом — цинковый стаканчик, который его окружает. Электроды погружены в раствор электролита — хлористого аммония (NH4Cl). Напряжение такого элемента равно 1,5 вольтам, а получаемый ток зависит от размеров элемента, то есть от площади его электродов: чем она больше, тем больший ток можно получить. Аккумуляторы наиболее распространены свинцовые и никель-кадмиевые. Первые из них применяются в автомобилях как стартерные, напряжение элемента свинцового аккумулятора составляет 2,10 вольта, из элементов собирают батареи напряжением 6 и 12 вольт. Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются в различной портативной электронной аппаратуре как заменители гальванических элементов, их напряжение равняется 1,25 вольта.

А на космических кораблях источником электрического тока являются солнечные батареи. Они превращают в электрическую энергию солнечный свет. Эти батареи состоят из кремниевых фотоэлектрических полупроводниковых элементов, которые благодаря свойствам p-n перехода превращают поток солнечных фотонов в электрический ток. А на тех космических кораблях, которые летают далеко от Солнца, используют подобные солнечным термоэлектрические батареи, преобразующие в электричество тепло, которое вырабатывается при ядерном распаде. Напряжение фото- или теплоэлектрического элемента составляет 0,19 — 0,41 вольта.

Новейшим источником тока являются магнитогидродинамические (МГД) генераторы. Электрический ток возникает в них при быстром движении высокоионизированной плазмы в магнитном поле. Магнитное поле отклоняет положительно заряженные частицы плазмы в одну сторону, а заряженные отрицательно — в противоположную, где они попадают на электроды, которые отводят электрический ток к потребителю.

Живые источники электрического тока.

Но не только человек создает источники электрического тока для своей потребности. Некоторые виды рыб в процессе эволюции приобрели способность вырабатывать мощные импульсы электрического тока. Они используют это для ориентирования, а также как средство обороны и нападения. Источником электрического тока у этих рыб являются электрические органы, образованные из видоизмененных мышечных и железистых клеток, размещенные вдоль тела. Эти рыбы так и называются электрическими. Существуют электрические скаты, угри и сомы. Среди них наиболее известными являются электрические скаты. Они живут в тропических водах, длина их достигает порой 1,8 метра, а вес — 90 килограммов. Скаты способны вырабатывать импульсы электрического тока длительностью до 5 секунд, напряжением до 500 вольт и силой тока до 0,7 ампера. Такой ток способен убить корову или лошадь. Электрические угри живут в пресной воде реки Амазонки, вырастают в длину до 2 метров, весом до 20 килограммов. А вот электрических сомов можно держать в аквариуме. Родина этих небольших, 20 — 60 сантиметров, рыб — река Нил.

Ранее уже было сказано, что живая клетка тоже является источником электрического тока очень маленькой мощности. Однако, надо добавить, что не вся клетка целиком является таким источником. В живой клетке ток вырабатывают как бы маленькие электростанции — митохондрии, маленькие тельца, которые содержатся в цитоплазме клетки. Они расщепляют определённые химические соединения, и за счет этого является источником энергии для жизнедеятельности клетки.

В небольшой статье нет возможности подробно осветить такую многогранную тему, как источники электрического тока. Тем более, что постоянное развитие науки и технологии, физики, биофизики и биологии создает все новые способы получения электрического тока, а также открывает новые тайны электрического тока в живой материи.

Источник



Исследовательская работа «Природное электричество»

Вольных Ольга Михайловна

В наше время людям требуется всё больше и больше энергии, поскольку они придумывают всё больше и больше новых изобретений, для которых требуется энергия

За год мы сжигаем от 9 до 20 млрд. тонн топлива. Тяжело дышится от выхлопных газов на улицах наших городов и посёлков. Мы постоянно слышим об озоновых дырах, о загрязнении мирового океана, о страшных последствиях радиационных катастроф.

В своей работе мы обратили внимание на возобновляемые источники энергии как наиболее экологичные.

Не все знают о существовании природного электричества. Идея исследования была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества, найти альтернативные источники энергии, которые не загрязняют окружающую среду

Целью работы являлось выявление различных способов получения электроэнергии и экспериментальное подтверждение некоторых из них, построение действующих моделей с помощью лего -конструкторов.

Если электростанции получают электрический ток, используя природные ресурсы, то возможно ли получение тока с помощью других необычных источников тока, а именно овощей и фруктов а также лего-моделей? Мы поставили перед собой задачу изучить литературу по данной теме, узнать, что такое природное электричество, провести эксперименты по получению электричества из овощей, фруктов а также собрать лего- модели-возобновляемые источники энергии. Нами были использованы теоретический и экспериментальный методы исследования.

Мы протестировали работу моделей и выяснили, что в наших климатических условиях можно использовать ветроэнергетику, солнечную энергию,гидроэнергию.

Практическая значимость данного исследования заключается в использовании сконструированных моделей на уроках физики.

В результате были сконструированы и собраны действующие модели гидротурбины, ветряного двигателя и солнечной батареи.

Новизной данной работы является использование лего конструкторов для получения электрического тока. Сейчас в РФ за счет нетрадиционных источников получают 1% энергии, что конечно очень мало. Мы своей работой хотим обратить внимание на эту проблему.

Скачать:

Вложение Размер
Исследовательская работа «Природное электричество» 29.67 КБ

Предварительный просмотр:

Ученик 7 класса

МКОУ «Вихоревская СОШ № 10»

Вольных Ольга Михайловна

МКОУ «Вихоревская СОШ № 10»

ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ……………………………………………..5

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА………………………………………………. 6

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………. …11

Тема исследования «Природное электричество»

Проблема (идея) проекта.

Не все мои одноклассники знают о существовании природного электричества. Идея проекта была узнать, что такое природное электричество, раскрыть возможности природного электричества, найти альтернативные источники энергии, которые не загрязняют окружающую среду.

Целью работы : выявление различных способов получения электроэнергии и экспериментальное подтверждение некоторых из них.

Гипотеза: если электростанции получают электрический ток, используя природные ресурсы, то возможно ли получение тока с помощью других необычных источников тока, а именно, что различные фрукты и овощи могут служить источниками электричества

• изучить литературу по данной теме

• найти из научных источников историю открытия электричества

• узнать, что такое природное электричество

• изучить правила безопасности связанные с использованием электричества

• провести эксперимент по получению электричества из овощей фруктов в домашних условиях.

• по содержанию: исследовательский

• по комплектности: межпредметный

• по количеству участников: индивидуальный

• по продолжительности: краткосрочный.

Так как в овощах и фруктах много сока, а он представляет собой кислоту (такую же, как в обычных батарейках и аккумуляторах), то воткнув в них металлические пластины можно получить электричество.

Сроки реализации. Исследовательский проект реализуется в период с 15.02.2018 года по 15.03.2019 года.

Ожидаемый результат в рамках исследовательского проекта:

• Я больше узнаю о природном электричестве.

• Познакомлю одноклассников с историй возникновения электричества, раскрою возможности природного электричества,

• Сделаю выводы по данной теме.

• Попробую сам выполнить все эксперименты, соблюдая технику безопасности.

• Изучение научной литературы

• Изучение данной темы позволит больше узнать об окружающем нас мире.

Этапы работы над проектом

  1. Подготовительный: — выбор темы и её конкретизация (актуальность — определение целей и формулировка задач).
  2. Поисково-исследовательский: — коррекция сроков и графиков — проведение поисково-исследовательской деятельности.
  3. Трансляционно — оформительный: — работа над презентацией — оформление проекта — предзащита проекта
  4. Доработка проекта с учетом замечаний и предложений: — написание сценария защиты проекта — подготовка к публикации проекта.

Заключительный: защита проекта

Практическая значимость данного исследования заключается в использовании данного материала на уроках физики, кружке лего-конструировании.

Поиск достоверных источников информации с помощью книг, использование компьютерных технологий.

В наше время людям требуется всё больше и больше энергии, поскольку они придумывают всё больше и больше новых изобретений, для которых требуется энергия.

Энергетика зародилась много миллионов лет назад, когда люди научились добывать огонь: они охотились с помощью огня, получали свет и тепло, и он служил источником радости и оптимизма на протяжении многих лет.

Взаимоотношения человека и природы очень сложные и напряжённые. Люди ощущают, как меняется климат земли, меньше остаётся чистых, нетронутых лесов, озёр и рек. Тяжело дышится от выхлопных газов на улицах наших городов и посёлков. Мы постоянно слышим об озоновых дырах, о загрязнении мирового океана, о страшных последствиях радиационных катастроф. Природа обречена. Через 3-4 поколения человечеству предстоит жить в мире, в котором природа будет на задворках. Атмосфера загрязнится до недопустимых для человека норм, а это запрограммировано в нашем сегодняшнем образе жизни и мышлении.

Люди встревожены и понимают, что природа не безгранична. Мы поднимаем и бьём тревогу, потому что в отношении с природой человек переступил нравственный рубеж. Экологические проблемы можно решить всем миром, постепенно формируя экологическую культуру, новое экологическое мышление жителей сёл и городов.

Экологические чистые источники энергии — это источники, которые не наносят вред окружающей среде. К ним относятся источники с использованием солнечной энергии, энергии ветра, воды, земли гейзеров. Эта тема важна по многим причинам. Основным энергоносителем XIX века являлся уголь, сжигание которого приводило к росту выбросов дыма, сажи, копоти, золы и вредных газов. Развитие научно-технического прогресса привело к изменению энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, городов и других населенных пунктов. Значительно возросла доля таких энергоносителей, как нефть и газ, экологически более чистых, чем уголь. Однако их ресурсы не беспредельны, что накладывает на человечество обязанность поиска новых альтернативных источников энергии.

На сегодняшний момент альтернативные источники энергии могут обеспечить дом теплом, электроэнергией, газом, теплой водой. Причем использование альтернативной энергии не требует каких-то сверх навыков или сверх знаний. Все можно сделать для своего дома своими руками. Человеческая изобретательность не знает границ. Ученые предлагают необычные источники энергии, которые помогут в будущем решить и энергетические и экологические проблемы Земли.

Традиционные виды альтернативной энергии — это энергия Солнца и ветра, энергия морских волн, приливов и отливов. Есть проекты преобразования в электроэнергию газа, выделяющегося на мусорных свалках, а также из навоза на звероводческих фермах. Основным видом “бесплатной” неиссякаемой энергии по справедливости считается Солнце. В Солнце сосредоточено 99, 886% всей массы солнечной системы. Солнце ежесекундно излучает энергию в тысячи миллиардов раз большую, чем при ядерном взрыве 1 кг U235 .

1. ПЕРВЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ

Открытие электричества можно отнести к периоду: конец 19 — начало 20 века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга, при этом в воздухе возникают искры и треск.

Электричество – вид энергии, которая переносится крошечными частицами – электронами. Энергия — это сила, способная выполнять какую-нибудь работу. Электричество легко превращается в другие формы, например, в свет или тепло. Его можно без труда передавать по проводам. Электричество приносит нам тепло и свет, на нем работают разнообразные машины, в том числе компьютеры и планшеты.

Получают электричество на специальных станциях. Оно может возникать из солнечной энергии, падающей воды, специальных устройств — генераторов, либо получаться при возникновении какой-либо химической реакции.

3. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

Существуют различные виды источников тока:

Уголь – это окаменевшие остатки растительности, которая покрывала нашу планету десятки миллионов лет назад. Нефть образовалась из остатков древнейших морских организмов. Нефть и уголь сжигают, чтобы получить энергию, которая приводит в движение разную технику.

Энергию ветра используют уже тысячи лет. Ветер гнал по волнам парусные корабли. Ветряные мельницы мололи зерно и перекачивали воду. Сейчас ветряные станции вырабатывают электричество в отличие от тепловых электростанций, где сжигаются нефть и уголь, ветряные станции не загрязняют воздух.

Ветер приводит в движение лопасти, которые вращают турбогенератор, вырабатывающие электричество. Затем электроэнергия по кабелю передается потребителям.

В старину на многих реках стояли водяные мельницы. Вода вращала колесо и молола зерно. Сегодня на реках строят большие гидроэлектростанции с мощными турбогенераторами. Реки перекрывают плотинами, чтобы создать запас воды для электростанций.

Потоки воды устремляются через специальные стоки в плотине и вращают лопасти турбогенераторов. Электроэнергия передается по силовым кабелям.

Благодаря солнцу, мы получаем огромное количество энергии. Она используется для получения электричества и для обогрева. Солнце – неиссякаемый источник энергии: когда в недрах нашей планеты не останется ни нефти, ни угля, солнце по-прежнему будет сиять над землей.

Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. А солнечные водонагреватели обеспечивают дом горячей водой.

При гниении бытовых отходов выделяется газ, который называется «метан». Этот газ загрязняет воздух, однако его можно собирать, а затем сжигать на тепловых электростанциях также, как уголь и нефть. Такие электростанции называются «биореакторы».

Человек производит так много мусора, что рядом с некоторыми большими городами не хватает места для мусорных свалок. В биореакторах мусор разлагается гораздо быстрее – значит, понадобится меньше свалок.

Электричество в природе.

Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б. Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.

Значение электричества в природе, как и в жизни человека огромно.

Например: природное явление.

Вспышка молнии – огромная искра мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электролизуются в положительные заряды скапливаются в верхней части тучи, отрицательные – в нижней. Между тучей и землёй, заряжённой положительно, создаётся электрическое поле. Его напряжение возрастает и разряжается молнией.

Электрические скаты используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Рыба имеет специальный электрический орган. Он накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшись к такой рыбе. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше рыба, тем сила тока больше.

Пчёлы – во время полёта накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчёл.

Мне стало интересно, может ли возникнуть природное электричество в растениях. Я стал собирать информацию на эту тему: посещал школьную библиотеку, читал научные статьи по данной теме.

Вот что я узнал:

• Чем больше сока в овоще или фрукте, тем больше электричества из них можно получить.

• Для получения электричества, лучше всего использовать медь и цинк.

Для проведения опыта понадобится: 2 лимона, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Описание опыта. Сначала я разложил всё, что нам понадобится:

цинковые и медные электроды, провода, лимоны, картошка, инструменты, лампочка.

Далее я соединил цинковые и медные электроды проводами.

После этого, я воткнул медные и цинковые электроды в лимоны, и лампочка загорелась. Из проделанного опыта мы видим, что лимон работает, как батарейка: медный электрод — положительный (+), а цинковый электрод – отрицательный (-). К сожалению это очень слабый источник энергии.

Гипотеза : если увеличить количество лимонов, увеличится источник энергии.

Для проведения опыта понадобится: 2 картофеля, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.

Я соединил цинковые и медные электроды проводами. Вставил медные и цинковые электроды в картофель, и лампочка загорелась.

Вывод: в картофеле содержится кислота, благодаря которой появляется природное электричество. Соединив цинковые электроды, с кислотой выделяемой картофелем лампочка загорается.

Я решил проверить, получу ли я электричество из воды. Я взял 2 пластиковых стаканчика, налил в них воду и опустил провод с медной пластиной в один стаканчик, а другой провод с цинковой пластиной в другой стаканчик. Лампочка не загорелась. Я опять соединил 2 стаканчика проводом , добавил соли, лампочка загорелась.

А что будет, если добавить в воду уксус, подумал я. Налил по чайной ложке в каждый стаканчик. И увидел, что лампочка стала гореть ярче.

Вывод: проведя опыты я убедился, что получаемого электричества от лимона, картофеля, воды и воды с уксусом достаточно для питания небольшой лампочки.

Я занимаюсь в кружке лего-конструирования. Мы постоянно собираем различные модели.

У нас есть конструктор «Возобновляемые источники энергии.» И свою работу я продолжил, собирая модели «солнечные батареи». Ветряной двигатель. Гидротурбина. Энергия солнца применяем в солнечных батареях, энергия ветра в ветродвигателе, сила воды в гидротурбинах.

В 8-м классе я буду изучать постоянный ток. Измерения я буду проводить такими приборами как вольтметр и амперметр. И свою работу я продолжу, работая с другими источниками питания.

Источник

Какие существуют виды источников электрического тока?

Источник электрического тока – это устройство, с помощью которого создаётся электрический ток в замкнутой электрической цепи. В настоящее время изобретено большое количество видов таких источников. Каждый вид используется для определённых целей.

Какие существуют виды источников электрического тока?

Виды источников электрического тока

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.

Какие существуют виды источников электрического тока?

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.

Какие существуют виды источников электрического тока?

Химические источники

Все химические источники можно разбить на 3 группы:

  1. Гальванические
  2. Аккумуляторы
  3. 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):

  1. Солевые;
  2. Щелочные;
  3. 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.

Какие существуют виды источников электрического тока?

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:

  1. Свинцово-кислотные;
  2. Литий-ионные;
  3. 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.

Какие существуют виды источников электрического тока?

Литий-ионный аккумулятор получил своё название из-за того, что в качестве носителя электричества в электролите служат ионы лития. Ионы возникают на катоде, который изготовлен из соли лития на подложке из алюминиевой фольги. Анод изготавливается из различных материалов: графита, оксидов кобальта и других соединений на подложке из медной фольги.

Напряжение в зависимости от применяемых компонентов может быть от 3 В до 4,2 В. Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда-разряда литий-ионные аккумуляторы приобрели большую популярность в бытовой технике.

ВАЖНО! Литий-ионные аккумуляторы очень чувствительны к перезарядке. Поэтому для их зарядки нужно использовать зарядные устройства, предназначенные только для них, которые имеют встроенные специальные схемы, предотвращающие перезаряд. Иначе может произойти разрушение аккумулятора и его возгорание.

Какие существуют виды источников электрического тока?

В никель-кадмиевых аккумуляторах катод сделан из соли никеля на стальной сетке, анод из соли кадмия на стальной сетке, а электролит — смесь гидроксида лития и гидроксида калия. Номинальное напряжение такого аккумулятора — 1,37 В. Он выдерживает от 100 до 900 циклов зарядки-разрядки.

Тепловые химические элементы служат как источники резервного питания. Они дают отличные характеристики по удельной плотности тока, но имеют короткий срок службы (до 1 часа). Применяются в основном в ракетной технике, где нужны надёжность и кратковременная работа.

Источник

Живые источники электрического тока

Список задач:

2) Подобрать необходимый материал для изготовления макета

3) Создать учебный макет

4) Написать сценарий для проведения уроков в 3-х классах

5) Провести классный час в 3-х классах, выступить на научно-практической конференции в ЧОУ СОШ «Логос».

Теоретическая часть

Раздел 1. Электромагнетизм.

Сначала разберем, что такое электричество?

Существует невидимая сила, которая протекает внутри биологических объектов и неживой среды. Эта сила называется электричеством. Электричество — это энергия, создаваемая движением и взаимодействием заряженных частиц. Термин «электричество» произошел от греческого слова «электрон», которое переводится как «янтарь». Древние греки обнаружили, что, потерев этот камень, можно получить небольшой статистический заряд. Но создавать электрический ток для своих потребностей люди научились только в начале XIX века.

А электромагнетизм – это явления, возникающие в результате взаимодействия электрического тока и магнетизма. В основе этого раздела лежит учение об электрическом заряде. В природе существуют два вида электрических зарядов, которые условно названы положительные и отрицательные. Элементарные электрические заряды входят в состав атомов вещества: электрон (носитель отрицательного заряда «-») и протон (носитель положительного заряда «+») (рис.1.1).

Рис.1.1. Электрические заряды.

В зависимости от состояния электрических зарядов и различных свойств проявления их в природе, раздел электромагнетизма условно можно разделить на три подраздела, что облегчает изучение материала: электростатика, электрический ток, магнетизм.

Электростатика — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов ( коли́чество электри́чества ).

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Многие физические явления, наблюдаемые в природе и окружающей нас жизни, не могут быть объяснены на основе законов механики, молекулярно-кинетической теории и термодинамики. В этих явлениях проявляются силы, действующие между телами на расстоянии, причем эти силы не зависят от масс взаимодействующих тел и, следовательно, не являются гравитационными. В отличие от механических взаимодействий, где участниками физического процесса являются частицы вещества, массы, в электромагнитных взаимодействиях участвуют частицы эфира, не имеющие массы. Как в случае механических, так и электромагнитных взаимодействиях на расстоянии общим является то, что такие дистантные взаимодействия обеспечивают соответствующие физические поля, через которые передаются физические взаимодействия.

О существовании электромагнитных сил знали еще древние греки. Но систематическое, количественное изучение физических явлений, в которых проявляется электромагнитное взаимодействие тел, началось только в конце XVIII века. Трудами многих ученых в XIX веке завершилось создание стройной науки, изучающей электрические и магнитные явления. Эта наука, которая является одним из важнейших разделов физики, получила название электродинамики.

Первооткрывателем электромагнетизма считается датский физик Ханс Кристиан Э́рстед, обнаруживший воздействие электрического тока на магнит.

До начала XIX века никто не предполагал, что электричество и магнетизм что-то связывает. И даже разделы физики, в которых они рассматривались, были разными. Доказательство существования такой связи было получено Эрстедом в 1820 г. во время проведения опыта на лекции в университете. На экспериментальном столе рядом с проводником тока находился магнитный компас. В момент замыкания электрической цепи магнитная стрелка компаса отклонилась от своего первоначального положения. Повторив опыт, Эрстед получил такой же результат.

Основными объектами изучения в электродинамике являются электрические и магнитные поля, создаваемые электрическими зарядами и токами.

Электромагнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Тела или частицы, обладающие электрическим зарядом, создают в окружающем их пространстве электрическое поле, являющееся одним из двух компонентов электромагнитного поля.

Магнитное поле — это особый вид материи, специфической особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд, проводники с током, тела, обладающие магнитным моментом, с силой, зависящей от вектора скорости заряда, направления силы тока в проводнике и от направления магнитного момента тела.

Раздел 2. Электричество в живой природе.

Электри́ческие о́рганы (лат. Organa electricus) — органы некоторых рыб, генерирующие электрические разряды. Электрические органы (рис 1.2) возникли независимо у рыб нескольких далёких друг от друга групп (как пресноводных, так и морских). Их имели многие ископаемые рыбы и бесчелюстные; среди современных рыб эти органы известны более чем у 300 видов. Электрические органы — это видоизменённые мышцы, парные органы. У разных видов рыб они сильно отличаются расположением, формой и внутренним строением. Они могут представлять собой почковидные образования (у электрических скатов и электрических угрей), тонкий слой под кожей (электрический сом), нитевидные образования (мормировые и гимнотовые (англ. Gymnotidae)), находиться в подглазничном пространстве (североамериканский звездочёт). Их масса может достигать 1/6 (у электрических скатов) и даже 1/4 (у электрических угрей и сомов) массы тела.

Рисунок 1.2. Электрические органы угря и ската.

Каждый электрический орган состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок (рис.2.2) — видоизменённых (уплощённых) мышечных, нервных или железистых клеток, между мембранами которых может генерироваться разность потенциалов. Количество пластинок и столбиков в электрических органах разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сот столбиков по 400 пластинок в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещённых столбиков по 6000 в каждом, у электрического сома электрические пластинки (около 2 млн.) распределены беспорядочно. Пластинки в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики — параллельно. Электрические органы иннервируются ветвями блуждающего, лицевого и языкоглоточного нервов, подходящими к электроотрицательной стороне электрических пластинок.

Рисунок 2.2. Электрические органы ската.

Среди электрических рыб первенство принадлежит электрическому угрю (рис.3.2), живущему в притоках Амазонки и других реках Южной Америки. Взрослые особи угря достигают двух с половиной метров. Электрические органы — преобразованные мышцы — располагаются у угря по бокам, простираясь вдоль позвоночника на 80 процентов всей длины рыбы. Это своеобразная батарея, плюс которой находится в передней части тела, а минус — в задней. Живая батарея вырабатывает напряжение около 350, а у самых крупных особей — до 650 вольт. При мгновенной силе тока до 1-2 ампер такой разряд способен свалить с ног человека. С помощью электрических разрядов угорь защищается от врагов и добывает себе пропитание.

Рисунок 3.2. Электрический угорь.

В реках Экваториальной Африки обитает другая рыба — электрический сом (рис.4.2). Размеры его поменьше — от 60 до 100 см. Специальные железы, вырабатывающие электричество, составляют около 25 процентов общего веса рыбы. Электрический ток достигает напряжения 360 вольт. Известны случаи электрического шока у людей, купавшихся в реке и нечаянно наступивших на такого сома. Если электрический сом попадается на удочку, то и рыболов может получить весьма ощутимый удар током, прошедшим по мокрым леске и удилищу к его руке.

Рисунок 4.2. Электрический сом

Однако умело направленные электрические разряды можно использовать в лечебных целях. Известно, что электрический сом занимал почетное место в арсенале народной медицины у древних египтян.

Вырабатывать весьма значительную электрическую энергию способны и электрические скаты (рис.5.2). Их насчитывается более 30 видов. Эти малоподвижные обитатели дна, размером от 15 до 180 см, распространены главным образом в прибрежной зоне тропических и субтропических вод всех океанов. Затаившись на дне, иногда наполовину погрузившись в песок или ил, они парализуют свою добычу (других рыб) разрядом тока, напряжение которого у разных видов скатов бывает от 8 до 220 вольт. Скат может нанести значительный удар током и человеку, случайно соприкоснувшемуся с ним.

Рисунок 5.2. Электрический скат

Как уже говорилось ранее, скат вырабатывает электричество при помощи специальных электрических органов, которые находятся внутри ската (рис.2.2). Они возникли как у пресноводных, так и у морских рыб. Ученые выяснили, что такого рода органы были у некоторых их предков. Современная ихтиология насчитывает больше трехсот видов рыб, которых природа одарила электрическими органами, представляющие собой видоизмененные мышцы. У тех или иных электрических рыб они отличаются своим местоположением. К примеру, у скатов – это почковидные образования.

Если выразиться более простыми словами, то электроорганы скатов являются своеобразными мини-генераторами, которые вырабатывают весьма приличный заряд тока. Кстати, такого заряда хватит на то, чтобы обездвижить человека, не говоря уже о рыбах. Некоторые специалисты утверждают, что электрический скат вырабатывает напряжение в триста вольт. Электроорганы находятся в брюшной части и спинной и сравниваются они с электрической или гальванической батарейкой. Каждый орган состоит из большого количества электрических пластин, которые собраны в столбики. Это видоизменные мышечные, нервные и железистые клетки. Электроорганы рыбы иннервируются специальными ветвями лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов.

В каких случаях скат вырабатывает электричество?

Электрический скат использует свои уникальнейшие электрогенные свойства в нескольких случаях, а именно, если рыба видит, что ей угрожает опасность и во время охоты. Сами скаты, и это весьма любопытно, не страдают от выпускаемого ими электрозаряда, так как их природа одарила специальной «изоляцией». Кстати, те, кто имел неосторожность почувствовать на себе силу воздействия электрического ската, остались крайне недовольными. Как они рассказывают сами, удар тока от рыбы сопровождается продолжительной сонливостью, появляется дрожь в ногах, теряется чувствительность и происходит онемение верхних конечностей.

Любопытно, но еще в древности успешно эксплуатировалось такое удивительное электрогенное свойство скатов. Этих чудо-рыб древне греческий народ использовало для обезболивания во время оперативного вмешательства или же во время родов.

Помимо электрических зарядов большой силы dct рыбы способны вырабатывать и низковольтный, слабый по силе ток. Благодаря ритмическим разрядам слабого тока с частотой от 1 до 2000 импульсов в секунду, они даже в мутной воде превосходно ориентируются и сигнализируют друг другу о возникающей опасности. Таковы мормирусы (рис 6.2) и гимнархи (рис. 7.2), обитающие в мутныхводах рек, озер и болот Африки.

Вообще же, как показали экспериментальные исследования, большинство рыбы, и морских, и пресноводных, способны излучать очень слабые электрические разряды, которые можно уловить лишь с помощью специальных приборов. Эти разряды играют важную роль в поведенческих реакциях рыб, особенно тех, которые постоянно держатся большими стаями.

Рис. 6.2. Мормирус. Рис. 7.2. Гимнарх.

Рис.6.2. Мормирус.

Практическая часть.

Описание процесса

Вместе с учителем биологии мы решили создать макета ската с его электрическими органами. Очень сложно понять, каким образом происходит процесс возникновения электрического разряда в телах живых организмов.

Теперь главной задачей нашей работы было подобрать необходимый материал для создания макета. Используя опыт предыдущих проектов, за основу мы взяли флористическую пену, из которой вырезали макет ската и его электрических органов. Покрыли его краской и лаком.

Материал должен был быть гибким, эластичным, определенного цвета.

Сначала, я выбрала картинку электрического ската по образу и подобию, которой, начала делать выкройку.

Потом вырезала из губки для флористов основу-тело ската.

Теперь необходимо было сделать плавники и покрасить макет специальной краской.

Оценка результата/продукта

Результатом проекта у нас является макет ската, на котором показаны электрические органы, классный час в 3 классе, участие в конференции.

Макет ската с электрическими органами, согласно анатомическим и морфологическим особенностям. На брюшной поверхности показана имитация электрических органов, в качестве наглядного пособия для младших классов. Макет ската имеет характерные для данного вида окраску: бледно-желтое брюхо и серое тело с характерными желтыми пятнами. Так же показан хвост, который является органом, получающим электрический импульс и передающим его в тело жертвы.

Для проведения классного часа был разработан сценарий: я познакомила ребят с особенностями строения электрического ската, понятием электричества, а так же вместе с учащимися 3 класса в игровой форме мы заселили обитателей морского дна, в том числе и электрического ската. Электрические скаты- это придонные животные, родственники акул, которые питаются рыбой и ракообразными.

Третьим и окончательным этапом нашего проекта стало участие в научно-практической конференции в школе “Логос”. Данное мероприятие является важным аспектом обмена опыта между учащимися разных школ. А так же возможностью узнать новую информацию по разным предметам.

Рефлексия

Сильной стороной проекта было то, что в Интернете очень много информации на данную тему, однако поначалу нам было трудно понять, какую информацию стоит включать в свою работу, а какая является лишней и ненужной. Нашей проблемой также было то, что у нас было очень ограниченно свободное время для работы над проектом. В ходе работы нам пришлось столкнуться с нехваткой необходимых материалов в магазинах. Для нас работа над проектом была интересна, так как наличие дополнительных знаний по данной теме, приобретенных нами по ходу работы над проектом, пригодится нам во время получения высшего образования и дальнейшей работы.

Список использованных источников информации:

1) Электрический ток https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D0%BA

2)Электрический заряд https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%B4

http://sfiz.ru/page.php?id=62

http://ency.info/materiya-i-dvigenie/elektrichestvo-i-magnetizm/442-elektromagnetizm

http://www.nkj.ru/archive/articles/10425/

http://faunazoo.ru/kak-skaty-vyrabatyvayut-elektrichestvo

Приложение 1. Календарное планирование

Декабрь 2016

Январь 2017

Февраль 2017

Сбор информации по теме

Собирание необходимых для создания макета материалов

Разработка презентации

Разработка сценария уроков для 3-х классов

Работа над макетом

Работа над макетом

Подготовка к конференции

Приложение 2. Рецензия (биолог и физик)

Рецензия на проект по биологии

ученицы 7 класса «Гимназии «Жуковка» Галенко Александры

от руководителя проекта, учителя биологии, Зениной С.Ю.

Тема работы: «Электричество в живых организмах».

1. Данная работа характеризуется кратким исследованием теоретического материала о том, как продуцируют электричество живые организмы, как устроены электрические органы животных на примере электрического ската. Приводятся примеры животных, способных производить электричество и применять его в качестве охоты и защиты. Работа носит поисково-исследовательский характер.

2. Тема реферата была выбрана на открытии научно-практической конференции в школе «Логос». Каждый год там проходят конференции «Люди, изменившие мир». В этом году ими был выбран в качестве такого человека Н. Тесло. Поэтому и возникла данная тема проекта. Более того, Саша изначально хотела метапредметный проект по физике и биологии. Проект получился больше биологическим. Однако, неоднократно, Саша брала консультации у учителя физики Барановой Е.В.

3. Практическая значимость работы заключается в поиске информации, её анализе и компоновке. Материал работы понятен любому человеку, т.к. написана она доступным языком, не перенасыщена специальной терминологией и, в тоже время, весьма познавательна и полезна.

4.В работе использован материал из источников информации, обзор которых выполнен полно и качественно.

5. В работе, самое активное участие приняла Саша, но во многом ей помогала и мама.

6.В подаче материала (через презентацию) используются интерактивные компьютерные технологии и макет, созданный самой ученицей в соавторстве с учителем биологии.

7. Не смотря на то, что времени у нас было много, проект требовал кропотливой работы, так как макет ската приходилось по долгу сушить и покрывать новым слоем краски и лака.

Саша проявила себя, как самостоятельный и пунктуальный участник проекта. Она стабильно, посещала все консультации и выполняла домашнее задание по проекту. Она сама разработала конспект классного часа (урока) для 3 класса и успешно его провела.

Именно по этим причинам, работа заслуживает высокой оценки «отлично».

Источник

Читайте также:  Формула ток промышленной частоты