Условия и источники возникновения электрического тока

В наше время жить без использования электрической энергии, самого удобного вида энергии — немыслимо. Её можно передавать на огромные расстояния в огромных количествах с наименьшими потерями, её можно преобразовать в любой другой вид энергии. Можно привести бесчисленное количество примеров разнообразного применения электрической энергии. Что же такое электрический ток?

Если натирать шелком или мехом стекло, янтарь, смолу, каучук и другие вещества они приобретают электрический заряд. Одни тела заряжаются положительно, а другие отрицательно. Вокруг электрического заряда всегда существует электрическое поле, благодаря которому между заряженными телами происходит взаимодействие. Одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные притягиваются.

В металлических проводниках носителями электрических зарядов являются электроны оторвавшиеся от своих атомов. Такие электроны могут свободно перемещаться между атомами, по этому их называют свободными электронами. Если проводник поместить в электрическое поле, то хаотическое движение свободных электронов превратится в направленное. Направленное движение заряженных частиц и есть электрический ток. В процессе перемещения зарядов электрическое поле в проводнике исчезает. Для получения длительного электрического тока необходимо иметь источник тока, который поддерживал бы электрическое поле в проводнике. В современном мире проводником чаще всего называют провода и кабели. Например, классический современный представитель — ВВГ, вместе с которым многие компании поставляют системы для прокладки проводников — кабельные перфорированные лотки и кабельные металлические короба.Таким источником тока могут быть небольшие электрические машины, гальванические элементы, аккумуляторы, мощные генераторы и другие.

Все источники электрического тока сами по себе не создают электрической энергии, а только преобразуют в неё другие виды энергии. Основными источниками тока для народного хозяйства являются специальные машины — генераторы, в которых механическая энергия превращается в электрическую. Большую группу источников тока составляют устройства для преобразования химической энергии в электрическую. Если в раствор серной кислоты опустить два электрода — медный и цинковый и соединить их с лампочкой, то можно увидеть, что в электрической цепи появился ток. В следствии взаимодействия цинка с кислотой происходит разделения заряженных частиц. Цинковая пластинка приобретает отрицательный заряд, а медная положительный. В процессе растворения цинка в цепи возникает электрический ток и по внешней цепи свободные электроны перемещаются от цинка к меди.

В так называемых сухих элементах, в место медного электрода взят угольный, электролитом является нашатырь замешанный на клейстере, а отрицательным электродом является цинковая оболочка. Если сухой элемент включить в электрическую цепь, то химическая энергия будет превращаться в электрическую. При работе гальванических элементов разрушаются электроды и изменяется состав раствора. По этому со временем отработанные химические элементы приходится заменять новыми, химические процессы в них необратимы.

Источником тока с обратимостью химических процессов являются щелочные или кислотные аккумуляторы. Простейший кислотный аккумулятор представляет собой две свинцовые пластины погруженные в раствор серной кислоты, но такой аккумулятор не является ещё источником тока, так как он не заряжен. Для зарядки, аккумулятор подключают к источнику электрического тока. После этого аккумулятор сам становится источником и к нему могут подключаться различные потребители. В процессе работы аккумулятор будет разряжаться и восстанавливать свое первоначальное состояние.

Другое происхождение имеет термоэлектрический ток. Если спаять концы двух проводников из разных металлов, например из висмута и меди и место спая нагреть, то в цепи возникает электрический ток. Тепловая энергия преобразуется в электрическую, такое устройство называется термоэлементом, а возникающий в нем ток — термоэлектрическим током. Из таких термоэлементов собираются электрические батареи для питания радио аппаратуры в экспедициях и на зимовках. Превращение энергии светового тока в электрическую происходит в фотоэлементе. Для изготовления фотоэлемента используется селен, цезий, сурьма, кремний и другие вещества. Фотоэлементы широко применяются в звуковом кино для воспроизведения на пленки звуков, для измерения защищенности производственных помещений, в автоматике, космических аппаратах.