یک ژنراتور با چرخاندن سیم پیچ سیم در میدان مغناطیسی، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. همچنین هنگامی که خطوط میدان یک آهنربای متحرک، پیچ های سیم پیچ را قطع می کنند، جریان الکتریکی ایجاد می شود (تصویر سمت راست). الکترون ها (توپ های آبی) به سمت قطب مثبت آهنربا حرکت می کنند و جریان الکتریکی از قطب مثبت به قطب منفی می رود. تا زمانی که خطوط میدان مغناطیسی از سیم پیچ (رسانا) عبور می کنند، جریان الکتریکی در هادی القا می شود.
یک اصل مشابه هنگام حرکت یک قاب سیم نسبت به آهنربا (شکل دور در سمت راست)، یعنی زمانی که قاب خطوط میدان مغناطیسی را قطع می کند، کار می کند. جریان الکتریکی القایی به گونه‌ای جریان می‌یابد که وقتی قاب به آن نزدیک می‌شود، میدان آن آهنربا را دفع می‌کند و زمانی که قاب دور می‌شود، آن را جذب می‌کند. هر بار که قاب نسبت به قطب های آهنربا جهت خود را تغییر می دهد، جریان الکتریکی نیز جهت خود را به سمت مخالف تغییر می دهد. تا زمانی که منبع انرژی مکانیکی هادی (یا میدان مغناطیسی) را بچرخاند، ژنراتور جریان الکتریکی متناوب تولید می کند.
ساده ترین مولد جریان متناوب شامل یک قاب سیمی است که بین قطب های یک آهنربای ثابت می چرخد. هر انتهای قاب به حلقه لغزنده خود متصل است که در امتداد یک برس کربن رسانای الکتریکی می لغزد (تصویر بالای متن). جریان الکتریکی القایی به حلقه لغزش داخلی زمانی که نیمه قاب متصل به آن از قطب شمال آهنربا می گذرد و برعکس زمانی که نیمه دیگر قاب از قطب شمال می گذرد به حلقه لغزش خارجی می رود.
یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین راه‌ها برای تولید جریان متناوب بالا، استفاده از یک آهنربا است که در چند سیم‌پیچ می‌چرخد. در یک ژنراتور سه فاز معمولی، سه سیم پیچ در فاصله مساوی از محور آهنربا قرار دارند. هر سیم پیچ زمانی که یک قطب آهنربا از کنار آن می گذرد جریان متناوب تولید می کند (تصویر سمت راست).
هنگامی که آهنربا به یک سیم پیچ فشار داده می شود، جریان الکتریکی را در آن القا می کند. این جریان باعث می شود که سوزن گالوانومتر از موقعیت صفر منحرف شود. هنگامی که آهنربا از سیم پیچ برداشته می شود، جریان الکتریکی جهت خود را برعکس می کند و سوزن گالوانومتر از موقعیت صفر دور می شود.
آهنربا تا زمانی که خطوط نیروی آن از حلقه سیم عبور نکنند، جریان الکتریکی را القا نمی کند. هنگامی که یک قطب آهنربا به یک حلقه سیم فشار داده می شود، جریان الکتریکی در آن القا می شود. اگر آهنربا حرکت را متوقف کند، جریان الکتریکی (فلش های آبی) نیز متوقف می شود (نمودار میانی). هنگامی که یک آهنربا از یک حلقه سیم خارج می شود، جریان الکتریکی در آن القا می شود که در جهت مخالف جریان دارد.
مولد جریان متناوب یا مولد جریان مستقیم وسیله ای برای تولید برق از طریق تبدیل انرژی مکانیکی است.
دینام چه شکلی است؟
دینام چگونه کار می کند؟ جریان در یک هادی تحت تأثیر میدان مغناطیسی تولید می شود. تولید جریان با چرخاندن یک قاب رسانای الکتریکی مستطیلی در یک میدان ثابت یا یک آهنربای دائمی در داخل آن راحت است.
هنگامی که حول محور میدان مغناطیسی ایجاد می کند در داخل قاب با سرعت زاویه ای ω می چرخد، اضلاع عمودی حلقه فعال خواهند بود، زیرا با خطوط مغناطیسی قطع می شوند. هیچ تاثیری بر روی اضلاع افقی منطبق در جهت با میدان مغناطیسی وجود ندارد. بنابراین جریانی به آنها القا نمی شود.
یک ژنراتور با روتور مغناطیسی چگونه است؟
EMF در قاب خواهد بود:
ه = 2 حداکثر B lv گناه ωt,
حداکثر B- حداکثر القاء، T;
ل- ارتفاع قاب، متر؛
v– سرعت فریم، متر بر ثانیه؛
t – زمان، s.
بنابراین، یک emf متناوب در رسانا از عمل یک میدان مغناطیسی در حال تغییر القا می شود.
برای تعداد زیادی نوبت w، فرمول را بر حسب حداکثر جریان بیان می کند Fm، عبارت زیر را دریافت می کنیم:
ه = wF m گناه ω تی.
اصل عملکرد نوع دیگری از مولد جریان متناوب بر اساس چرخش یک قاب حامل جریان بین دو آهنربای دائمی با قطب های مخالف است. ساده ترین مثال در شکل زیر نشان داده شده است. ولتاژی که در آن ظاهر می شود توسط حلقه های لغزنده حذف می شود.
مولد جریان مغناطیسی دائمی
استفاده از دستگاه به دلیل بار روی کنتاکت های متحرک با عبور جریان زیاد از روتور چندان رایج نیست. طراحی اولین گزینه ارائه شده نیز شامل آنها است، اما جریان مستقیم بسیار کمتری از طریق چرخش آهنربای الکتریکی چرخان از طریق آنها تامین می شود و نیروی اصلی از سیم پیچ ثابت استاتور حذف می شود.
ویژگی خاص دستگاه برابری بین فرکانس است fتوسط EMF و سرعت روتور در استاتور القا می شود ω :
ω = 60∙f/ پدور در دقیقه،
جایی که پ- تعداد جفت قطب ها در سیم پیچ استاتور.
یک ژنراتور سنکرون یک EMF در سیم پیچ استاتور ایجاد می کند که مقدار لحظه ای آن از عبارت زیر تعیین می شود:
e = 2π B max lwDn sinω تی،
جایی که لو D- طول و قطر داخلی هسته استاتور.
یک ژنراتور سنکرون ولتاژی با مشخصه سینوسی تولید می کند. هنگامی که مصرف کنندگان به پایانه های C 1، C 2، C 3 آن متصل می شوند، یک جریان تک فاز یا سه فاز از مدار عبور می کند، نمودار زیر است.
مدار ژنراتور سنکرون سه فاز
عمل تغییر بار الکتریکی، بار مکانیکی را نیز تغییر می دهد. در همان زمان، سرعت چرخش افزایش یا کاهش می یابد که در نتیجه ولتاژ و فرکانس تغییر می کند. برای جلوگیری از وقوع چنین تغییری، ویژگی های الکتریکی به طور خودکار در یک سطح معین از طریق بازخورد ولتاژ و جریان روی سیم پیچ روتور حفظ می شوند. اگر روتور ژنراتور از آهنربای دائمی ساخته شده باشد، قابلیت های محدودی برای تثبیت پارامترهای الکتریکی دارد.
روتور مجبور به چرخش می شود. یک جریان القایی به سیم پیچ آن وارد می شود. در استاتور، میدان مغناطیسی روتور که با همان سرعت می چرخد، 3 EMF متناوب را با تغییر فاز القا می کند.
شار مغناطیسی اصلی ژنراتور در اثر عبور جریان مستقیم از سیم پیچ روتور ایجاد می شود. قدرت ممکن است از منبع دیگری تامین شود. همچنین روش خود تحریکی رایج است، زمانی که بخش کوچکی از جریان متناوب از سیم پیچ استاتور گرفته می شود و پس از یکسوسازی اولیه از سیم پیچ روتور عبور می کند. این فرآیند بر اساس مغناطیس باقی مانده است که برای راه اندازی ژنراتور کافی است.
دستگاه‌های اصلی که تقریباً تمام برق جهان را تولید می‌کنند، ژنراتورهای هیدروژنی یا توربو سنکرون هستند.
دستگاه یک ژنراتور جریان متناوب از نوع ناهمزمان با تفاوت در فرکانس چرخش EMF متمایز می شود. ω و روتور ω r از طریق ضریبی به نام لغزش بیان می شود:
s = (ω – ω r)/ ω.
در حالت کار، میدان مغناطیسی چرخش آرمیچر را کند می کند و فرکانس آن کمتر است.
یک موتور ناهمزمان می تواند در حالت ژنراتور کار کند اگر ω r >ω، زمانی که جریان تغییر جهت می دهد و انرژی به شبکه باز می گردد. در اینجا گشتاور الکترومغناطیسی تبدیل به ترمز می شود. استفاده از این ویژگی در هنگام کاهش بار و یا در وسایل نقلیه الکتریکی رایج است.
یک ژنراتور ناهمزمان زمانی انتخاب می شود که الزامات پارامترهای الکتریکی خیلی زیاد نباشد. در صورت وجود اضافه بارهای شروع، یک ژنراتور سنکرون ترجیح داده می شود.
طراحی ژنراتور خودرو با ژنراتور معمولی که جریان الکتریکی تولید می کند تفاوتی ندارد. جریان متناوب تولید می کند که سپس اصلاح می شود.
ژنراتور خودرو چگونه به نظر می رسد؟
این طرح شامل یک روتور الکترومغناطیسی است که در دو یاتاقان می چرخد که از طریق یک قرقره هدایت می شود. فقط یک سیم پیچ دارد که جریان مستقیم آن از طریق 2 حلقه مسی و برس های گرافیتی تامین می شود.
رله رگولاتور الکترونیکی، مستقل از سرعت چرخش، ولتاژ پایدار 12 ولت را حفظ می کند.
مدار ژنراتور خودرو
جریان باتری از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ به سیم پیچ روتور می رسد. گشتاور دورانی از طریق یک قرقره به آن منتقل می شود و یک EMF در پیچ های سیم پیچ استاتور القا می شود. جریان سه فاز تولید شده توسط دیودها یکسو می شود. ولتاژ خروجی ثابت توسط یک تنظیم کننده که جریان تحریک را کنترل می کند حفظ می شود.
با افزایش سرعت موتور، جریان میدان کاهش می یابد که به حفظ ولتاژ خروجی ثابت کمک می کند.
این طرح شامل موتوری است که با سوخت مایع کار می کند و یک ژنراتور را می چرخاند. سرعت روتور باید ثابت باشد، در غیر این صورت کیفیت تولید برق کاهش می یابد. هنگامی که ژنراتور فرسوده می شود، سرعت چرخش کمتر می شود که این یک عیب قابل توجه دستگاه است.
اگر بار روی ژنراتور کمتر از مقدار اسمی باشد، تا حدی در حالت بیکار قرار می گیرد و سوخت اضافی مصرف می کند.
بنابراین هنگام خرید آن، محاسبه دقیق توان مورد نیاز برای بارگیری صحیح آن ضروری است. بارهای زیر 25 درصد ممنوع است زیرا این امر بر دوام آن تأثیر می گذارد. گذرنامه ها همه حالت های عملیاتی ممکن را نشان می دهند که باید رعایت شوند.
بسیاری از انواع مدل های کلاسیک دارای قیمت مناسب، قابلیت اطمینان بالا و طیف گسترده ای از قدرت هستند. بارگیری صحیح آن و انجام به موقع معاینه فنی مهم است. شکل زیر مدل های ژنراتور بنزینی و دیزلی را نشان می دهد.
ژنراتور کلاسیک: الف) – ژنراتور بنزینی، ب) – دیزل ژنراتور
ژنراتور موتور را که با سوخت دیزل کار می کند، نیرو می دهد. موتور احتراق داخلی از یک بخش مکانیکی، یک صفحه کنترل، یک سیستم تامین سوخت، خنک کننده و روانکاری تشکیل شده است. قدرت ژنراتور به قدرت موتور احتراق داخلی بستگی دارد. اگر به مقدار کم، به عنوان مثال، برای لوازم خانگی مورد نیاز است، توصیه می شود از ژنراتور بنزینی استفاده کنید. از دیزل ژنراتورها در جاهایی استفاده می شود که به قدرت بیشتری نیاز است.
ICE ها بیشتر با شیرهای سقفی استفاده می شوند. آنها جمع و جورتر، قابل اطمینان تر، تعمیر آسان تر هستند و زباله های سمی کمتری منتشر می کنند.
آنها ترجیح می دهند یک ژنراتور با بدنه فلزی انتخاب کنند، زیرا پلاستیک دوام کمتری دارد. دستگاه های بدون برس دوام بیشتری دارند و ولتاژ تولید شده پایدارتر است.
ظرفیت مخزن سوخت تضمین می کند که با یک بار پر کردن بیش از 7 ساعت کار کند. در تاسیسات ثابت از مخزن خارجی با حجم زیاد استفاده می شود.
رایج ترین منبع انرژی مکانیکی موتور کاربراتوری چهار زمانه است. بیشتر از مدل های 1 تا 6 کیلو وات استفاده می شود. دستگاه هایی تا 10 کیلو وات وجود دارد که می توانند یک خانه کشور را در سطح مشخصی تامین کنند. قیمت ژنراتورهای بنزینی معقول است و منبع کاملاً کافی است، اگرچه کمتر از ژنراتورهای دیزلی.
ژنراتور بسته به بارها انتخاب می شود.
برای جریان های راه اندازی بالا و استفاده مکرر از جوشکاری الکتریکی، بهتر است از ژنراتور سنکرون استفاده شود. اگر از یک ژنراتور ناهمزمان قدرتمندتر استفاده کنید، با جریان های راه اندازی مقابله می کند. با این حال، اینجا مهم است که بارگیری شود، در غیر این صورت بنزین هدر می رود.
ماشین ها در جاهایی استفاده می شوند که به برق با کیفیت بالا نیاز است. آنها می توانند به طور مداوم یا متناوب کار کنند. اشیاء مصرف انرژی در اینجا مؤسساتی هستند که در آن نوسانات برق مجاز نیست.
اساس مولد اینورتر یک واحد الکترونیکی است که از یکسو کننده، ریزپردازنده و مبدل تشکیل شده است.
بلوک دیاگرام یک ژنراتور اینورتر
تولید برق مانند مدل کلاسیک شروع می شود. ابتدا جریان متناوب تولید می شود که سپس یکسو شده و به اینورتر می رسد و در آنجا مجدداً با پارامترهای لازم به جریان متناوب تبدیل می شود.
انواع ژنراتورهای اینورتر در ماهیت ولتاژ خروجی متفاوت است:
مزایای ژنراتور اینورتر:
از معایب آن می توان به قیمت بالا، حساسیت به تغییرات دما در قسمت الکترونیکی و قدرت کم اشاره کرد. علاوه بر این، تعمیر واحد الکترونیکی هزینه زیادی دارد.
مدل اینورتر در موارد زیر انتخاب می شود:
ژنراتورهای جریان متناوب می توانند در صورت از کار افتادن یک دستگاه ثابت، برق خانه را دوباره پر کنند و همچنین در هر مکانی که به منبع تغذیه نیاز است استفاده می شود.
تولید برق خود بهترین کاری است که می توانید در مبارزه برای استقلال انرژی انجام دهید. شما می توانید از این برق برای باز کردن دروازه یا گاراژ، روشن کردن روشنایی در فضای باز، فروش به شبکه و کاهش هزینه های خود، شارژ ماشین خود و یا حتی قطع کامل از شبکه عمومی استفاده کنید. این مقاله چند ایده عالی در مورد چگونگی دستیابی به این هدف را شرح می دهد.
قسمت 1
انرژی خورشیدیبا پنل های خورشیدی آشنا شوید.پنل های خورشیدی یک راه حل رایج با مزایای بسیاری هستند. آنها در بسیاری از نقاط جهان کار می کنند و گزینه مدولار را می توان متناسب با نیازهای شما گسترش داد. بسیاری از محصولات به خوبی توسعه یافته وجود دارد.
از کوچک شروع کنید.برای شروع یک یا دو پنل خورشیدی بخرید. آنها را می توان به صورت مرحله ای نصب کرد، بنابراین لازم نیست از همان ابتدا مبالغ هنگفتی را خرج کنید. اکثر سیستم های سقف را می توان گسترش داد - چیزی که باید هنگام خرید در نظر بگیرید. سیستمی بخرید که بتواند با نیازهای شما رشد کند.
تعمیر و نگهداری سیستم خود را درک کنید.مثل هر چیز دیگری، اگر به آن رسیدگی نکنید، از هم می پاشد. تصمیم بگیرید که چه مدت باید طول بکشد. اکنون کمی پس انداز می تواند در آینده برای شما هزینه بسیار بیشتری داشته باشد. روی مراقبت از سیستم خود سرمایه گذاری کنید تا از شما مراقبت کند.
نوع سیستم را انتخاب کنید.تصمیم بگیرید که آیا یک راه حل تولید برق مستقل می خواهید یا راه حلی که می تواند به سیستم توزیع متصل شود. سیستم های مستقل دارای استقلال بی نظیری هستند، بنابراین منبع هر وات مصرفی را می دانید. سیستم هایی که می توانند به یک شبکه مشترک متصل شوند، ثبات و افزونگی و همچنین توانایی فروش مجدد برق به شرکت تامین کننده را به شما می دهند. اگر سیستم شما به یک شبکه مشترک متصل است و مصرف انرژی را به گونه ای کنترل می کنید که گویی یک سیستم مستقل دارید، حتی می توانید درآمد کمی کسب کنید.
قسمت 2
استفاده از سیستم های جایگزینبا توربین های بادی آشنا شوید.این نیز یک راه حل عالی برای بسیاری از مناطق است. گاهی اوقات می تواند حتی مقرون به صرفه تر از انرژی خورشیدی باشد.
مینی ژنراتورهای برق آبی را کاوش کنید.انواع مختلفی از راه حل های فنی از یک ملخ خانگی متصل به ژنراتور خودرو تا سیستم های مهندسی پیچیده با قابلیت اطمینان بالا وجود دارد. اگر به آب دسترسی دارید، این می تواند یک راه حل موثر و خودکفا باشد.
یک سیستم ترکیبی را امتحان کنید.شما همیشه می توانید هر یک از این سیستم ها را برای دریافت انرژی در تمام طول سال و به مقدار کافی برای خانه خود ترکیب کنید.
یک ژنراتور خارج از شبکه را در نظر بگیرید.اگر شبکه توزیع وجود ندارد یا می خواهید در صورت قطع یا فاجعه یک منبع پشتیبان تهیه کنید، ممکن است یک ژنراتور مفید باشد. آنها می توانند با انواع مختلف سوخت کار کنند و در اندازه ها و قدرت های مختلف موجود هستند.
از مولدهای برق حرارتی خودداری کنید.ژنراتورهای برق حرارتی (TEG) یا ژنراتورهای ترکیبی که از گرما - معمولاً بخار - برق تولید می کنند قدیمی و ناکارآمد هستند. با وجود اینکه طرفداران زیادی دارند، باید از استفاده از آنها خودداری کنید.
قسمت 3
انتخاب درستبرو خریدبسیاری از تولید کنندگان محصولات و خدمات متنوعی را در بازار انرژی پاک ارائه می دهند و برخی از راه حل های آنها برای شما بهتر از سایرین است.
کاوش کنید.اگر به محصول خاصی علاقه دارید، قبل از صحبت با تامین کننده، مقایسه قیمت را انجام دهید.
از یک متخصص راهنمایی بخواهید.فردی را پیدا کنید که به شما در تصمیم گیری کمک کند که به آن اعتماد دارید. تامین کنندگانی هستند که به پروژه شما علاقه مند هستند و دیگرانی که علاقه مند نیستند. یک انجمن DIY یا مشابه آنلاین پیدا کنید تا از کسی مشاوره دریافت کنید که قصد ندارد چیزی به شما بفروشد.
از مزایای آن مطلع شوید.هنگام خرید حتماً در مورد برنامه های مزایای محلی، ایالتی و فدرال پرس و جو کنید. برنامه های زیادی وجود دارد که می تواند هزینه های نصب شما را یارانه بدهد یا برای تغییر به برق پاک معافیت های مالیاتی ارائه دهد.
شما به کمک واجد شرایط نیاز دارید.هر پیمانکار یا کارگری صلاحیت نصب چنین سیستم هایی را ندارد. فقط با تامین کنندگان و نصب کنندگان با تجربه که مجاز به کار بر روی تجهیزات شما هستند کار کنید.
قسمت 4
آماده شدن برای بدتریندر مورد پوشش املاک بزرگتر اطلاعات کسب کنید.سیاست فعلی مالکان خانه شما ممکن است تخریب سیستم شما را در یک رویداد فاجعه بار پوشش ندهد، که می تواند بسیار ناامید کننده باشد.
با یک متخصص خدمات سیستم انرژی جایگزین آشنا شوید.اگر قبلاً این کار را انجام داده اید، از درخواست کمک دریغ نکنید.
برای منبع تغذیه پشتیبان برنامه ریزی کنید.منابع طبیعی که از سیستم های انرژی مستقل استفاده می کنند همیشه قابل اعتماد نیستند. خورشید همیشه نمی تابد، همانطور که همیشه باد نمی وزد و آب همیشه جاری نیست.
با ذخیره برق آشنا شوید.یک راه حل متداول برای ذخیره سازی خودکار برق، باتری های اسید سرب با شارژ عمیق است. هر نوع باتری به چرخه های شارژ متفاوتی نیاز دارد، بنابراین مطمئن شوید که کنترلر شارژ شما می تواند نوع باتری شما را کنترل کند و به درستی برای آن پیکربندی شده است.
قسمت 5
انتخاب و استفاده از باتریاز باتری های هم نوع استفاده کنید.باتری ها را نباید با یکدیگر مخلوط کرد و معمولاً باتری های جدید هنگام مخلوط شدن با باتری های قدیمی خیلی خوب کار نمی کنند.
محاسبه کنید که به چه تعداد باتری نیاز دارید.ظرفیت آنها بر حسب آمپر ساعت محاسبه می شود. برای تخمین تقریبی کیلووات ساعت، آمپر ساعت را در تعداد ولت (12 یا 24 ولت) ضرب کنید و بر 1000 تقسیم کنید. برای بدست آوردن آمپر ساعت از کیلووات ساعت، کافی است در 1000 ضرب کنید و بر 12 تقسیم کنید. مصرف روزانه شما 1 کیلووات ساعت است، در ساعت به 83 آمپر ظرفیت ذخیره سازی 12 ولتی نیاز دارید، اما به 5 برابر مقدار محاسبه شده نیاز دارید (با فرض اینکه نمی خواهید باتری ها را بیش از 20 درصد خالی کنید). یا حدود 400 آمپر ساعت برای دریافت برق مورد نیاز.
نوع باتری خود را انتخاب کنید.انواع مختلفی از باتری ها وجود دارد و انتخاب مناسب ترین آنها بسیار مهم است. درک اینکه چه چیزی برای شما مفید است و چه چیزی برای شما بسیار مهم است.
زندگی مدرن بدون برق قابل تصور نیست. با این حال، همه بزرگسالان نمی توانند تعریف جریان الکتریکی را از یک دوره فیزیک مدرسه به خاطر بسپارند (این یک جریان هدایت شده از ذرات اولیه با بار است)، تعداد کمی از مردم متوجه می شوند که چیست.
وجود الکتریسیته به عنوان یک پدیده با یکی از ویژگی های اصلی ماده فیزیکی - توانایی داشتن بار الکتریکی توضیح داده می شود. آنها می توانند مثبت و منفی باشند، در حالی که اشیاء با علائم قطبی متضاد به یکدیگر جذب می شوند، و برعکس، "معادل" آنها را دفع می کنند. ذرات متحرک نیز منبع میدان مغناطیسی هستند که یک بار دیگر ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس را ثابت می کند.
در سطح اتمی وجود الکتریسیته را می توان به صورت زیر توضیح داد. مولکول هایی که همه اجسام را تشکیل می دهند حاوی اتم هایی هستند که از هسته ها و الکترون هایی تشکیل شده اند که در اطراف آنها در گردش هستند. این الکترون ها تحت شرایط خاصی می توانند از هسته های "مادر" جدا شده و به مدارهای دیگر حرکت کنند. در نتیجه، برخی از اتم‌ها با الکترون‌ها «کم کار» می‌شوند و برخی از آنها بیش از حد دارند.
از آنجایی که ماهیت الکترون ها به گونه ای است که به جایی می رسند که کمبود آنها وجود دارد، حرکت مداوم الکترون ها از یک ماده به ماده دیگر جریان الکتریکی را تشکیل می دهد (از کلمه "جریان"). مشخص است که برق از قطب منفی به قطب مثبت جریان دارد. بنابراین، ماده ای با کمبود الکترون دارای بار مثبت و با بیش از حد منفی است و به آن "یون" می گویند. اگر در مورد تماس سیم های الکتریکی صحبت می کنیم، آنگاه بار مثبت "صفر" و بار منفی "فاز" نامیده می شود.
در مواد مختلف، فاصله بین اتم ها متفاوت است. اگر آنها بسیار کوچک باشند، لایه های الکترونی به معنای واقعی کلمه یکدیگر را لمس می کنند، بنابراین الکترون ها به راحتی و به سرعت از یک هسته به هسته دیگر و به عقب حرکت می کنند و در نتیجه حرکت جریان الکتریکی ایجاد می شود. موادی مانند فلزات رسانا نامیده می شوند.
در مواد دیگر، فواصل بین اتمی نسبتاً زیاد است، بنابراین آنها دی الکتریک هستند، یعنی. الکتریسیته را هدایت نکنید اول از همه، این لاستیک است.
اطلاعات تکمیلی. وقتی هسته های یک ماده الکترون ساطع می کنند و حرکت می کنند، انرژی تولید می شود که هادی را گرم می کند. این خاصیت الکتریسیته "قدرت" نامیده می شود و با وات اندازه گیری می شود. این انرژی همچنین می تواند به نور یا شکل دیگری تبدیل شود.
برای جریان پیوسته برق از طریق شبکه، پتانسیل در نقاط انتهایی هادی ها (از خطوط برق تا سیم کشی خانه) باید متفاوت باشد.
الکتریسیته چیست، از کجا می آید و سایر خصوصیات آن به طور اساسی توسط علم ترمودینامیک با علوم مرتبط: ترمودینامیک کوانتومی و الکترونیک مطالعه می شود.
اینکه بگوییم هر دانشمندی جریان الکتریکی را اختراع کرده است اشتباه است، زیرا از زمان های قدیم محققان و دانشمندان زیادی در حال بررسی آن بوده اند. اصطلاح "الکتریسیته" توسط تالس ریاضیدان یونانی به کار گرفته شد، این کلمه به معنای "کهربا" است، زیرا در آزمایشات با چوب کهربا و پشم بود که تالس توانست الکتریسیته ساکن تولید کند و این پدیده را توصیف کند.
پلینی رومی همچنین خواص الکتریکی رزین را مورد مطالعه قرار داد و ارسطو مارماهی های الکتریکی را مورد مطالعه قرار داد.
در زمان های بعدی، اولین کسی که به طور کامل خواص جریان الکتریکی را مطالعه کرد، وی. گیلبرت، پزشک ملکه انگلستان بود. بورگوست آلمانی از ماگدبورگ O.f. Gericke خالق اولین لامپ ساخته شده از گوگرد رنده شده است. و نیوتن بزرگ وجود الکتریسیته ساکن را ثابت کرد.
در همان آغاز قرن هجدهم، فیزیکدان انگلیسی S. Gray مواد را به رسانا و نارسانا تقسیم کرد و دانشمند هلندی Pieter van Musschenbroek یک شیشه لیدن را اختراع کرد که قادر به جمع آوری بار الکتریکی بود، یعنی اولین خازن بود. دانشمند و سیاستمدار آمریکایی بی فرانکلین اولین کسی بود که نظریه الکتریسیته را از نظر علمی توسعه داد.
تمام قرن 18 سرشار از اکتشافات در زمینه الکتریسیته بود: ماهیت الکتریکی رعد و برق ایجاد شد، یک میدان مغناطیسی مصنوعی ساخته شد، وجود دو نوع بار ("به علاوه" و "منفی") و در نتیجه. ، دو قطب آشکار شد (طبیعت شناس آمریکایی R. Simmer) ، کولمب قانون برهمکنش بین بارهای الکتریکی نقطه ای را کشف کرد.
در قرن بعد، باتری ها (توسط دانشمند ایتالیایی ولتا)، یک لامپ قوس الکتریکی (توسط انگلیسی دیوی)، و همچنین نمونه اولیه اولین دینام اختراع شدند. سال 1820 سال تولد علم الکترودینامیک در نظر گرفته می شود، آمپر فرانسوی این کار را انجام داد، که نام او به واحد نشان دادن قدرت جریان الکتریکی اختصاص داده شد و ماکسول اسکاتلندی نظریه نور الکترومغناطیس را استنباط کرد. Lodygin روسی یک لامپ رشته ای با هسته زغال سنگ اختراع کرد - مولد لامپ های مدرن. کمی بیش از صد سال پیش، لامپ نئون (توسط دانشمند فرانسوی ژرژ کلود) اختراع شد.
تا به امروز، تحقیقات و اکتشافات در زمینه الکتریسیته ادامه دارد، به عنوان مثال، نظریه الکترودینامیک کوانتومی و برهمکنش امواج الکتریکی ضعیف. در میان تمام دانشمندانی که در مطالعه الکتریسیته دخیل هستند، نیکولا تسلا جایگاه ویژه ای دارد - بسیاری از اختراعات و تئوری های او در مورد نحوه عملکرد برق هنوز به طور کامل مورد توجه قرار نگرفته اند.
برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که برق "به خودی خود" در طبیعت وجود ندارد. این تصور غلط توسط B. Franklin که ماهیت الکتریکی رعد و برق را ثابت کرد، برطرف شد. به گفته یکی از نسخه های دانشمندان، این آنها بودند که به سنتز اولین اسیدهای آمینه روی زمین کمک کردند.
الکتریسیته نیز در داخل موجودات زنده تولید می شود که تکانه های عصبی را تولید می کند که عملکردهای حرکتی، تنفسی و سایر عملکردهای حیاتی را فراهم می کند.
جالب هست.بسیاری از دانشمندان بدن انسان را یک سیستم الکتریکی مستقل می دانند که دارای عملکردهای خود تنظیمی است.
نمایندگان دنیای حیوانات نیز برق خود را دارند. به عنوان مثال، برخی از نژادهای ماهی (مارماهی، لامپری، ماهی خراطی، ماهی گیر و غیره) از آن برای حفاظت، شکار، تهیه غذا و جهت گیری در فضای زیر آب استفاده می کنند. اندام خاصی در بدن این ماهی ها برق تولید می کند و آن را ذخیره می کند، مانند خازن، فرکانس آن صدها هرتز و ولتاژ آن 4-5 ولت است.
برق در زمان ما اساس یک زندگی راحت است، بنابراین بشریت به تولید مداوم آن نیاز دارد. برای این منظور، انواع نیروگاه ها (نیروگاه های برق آبی، حرارتی، هسته ای، بادی، جزر و مدی و خورشیدی) ساخته می شود که قادر به تولید مگاوات برق با کمک ژنراتور هستند. این فرآیند مبتنی بر تبدیل انرژی مکانیکی (انرژی سقوط آب در نیروگاه های برق آبی)، حرارتی (احتراق سوخت کربن - زغال سنگ سخت و قهوه ای، ذغال سنگ نارس در نیروگاه های حرارتی) یا انرژی بین اتمی (واپاشی اتمی اورانیوم رادیواکتیو و پلوتونیوم در نیروگاه های هسته ای) به انرژی الکتریکی.
تحقیقات علمی زیادی به نیروهای الکتریکی زمین اختصاص دارد که همه آنها به دنبال مهار الکتریسیته اتمسفر به نفع بشریت هستند - تولید برق.
دانشمندان بسیاری از دستگاه های مولد جریان جالب را پیشنهاد کرده اند که تولید الکتریسیته از آهنربا را ممکن می سازد. آنها از توانایی آهنرباهای دائمی برای انجام کارهای مفید به صورت گشتاور استفاده می کنند. این در نتیجه دافعه بین میدان های مغناطیسی باردار مشابه در دستگاه های استاتور و روتور ایجاد می شود.
برق از همه منابع انرژی دیگر محبوب تر است زیرا مزایای زیادی دارد:
الکتریسیته حرکت یون های با بار متفاوت در داخل یک هادی است. این یک هدیه بزرگ از طبیعت است که مردم از زمان های قدیم آن را می شناختند و این روند هنوز کامل نشده است ، اگرچه بشر قبلاً آموخته است که آن را در مقادیر زیادی استخراج کند. برق نقش بزرگی در توسعه جامعه مدرن ایفا می کند. می توان گفت که بدون آن، زندگی اکثر معاصران ما به سادگی متوقف می شود، زیرا بیهوده نیست که وقتی برق خاموش می شود، مردم می گویند که "چراغ ها را خاموش کردند".
برای حل مشکل سوخت‌های فسیلی محدود، محققان در سراسر جهان در تلاش هستند تا منابع انرژی جایگزین را ایجاد و تجاری‌سازی کنند. و ما فقط در مورد توربین های بادی و پنل های خورشیدی معروف صحبت نمی کنیم. گاز و نفت ممکن است با انرژی جلبک ها، آتشفشان ها و قدم های انسان جایگزین شود. بازیافت ده مورد از جالب ترین و سازگارترین منابع انرژی آینده را انتخاب کرده است.
روزانه هزاران نفر از گردان های ورودی ایستگاه های راه آهن عبور می کنند. به یکباره، چندین مرکز تحقیقاتی در سراسر جهان ایده استفاده از جریان مردم را به عنوان یک تولید کننده انرژی نوآورانه مطرح کردند. شرکت ژاپنی شرکت راه‌آهن شرق ژاپن تصمیم گرفت تا تمامی چرخ‌گردان‌های ایستگاه‌های راه‌آهن را به ژنراتور مجهز کند. این نصب در یک ایستگاه قطار در منطقه شیبویا توکیو انجام می شود: عناصر پیزوالکتریک در کف زیر گردان ها تعبیه شده اند که از فشار و ارتعاشی که هنگام پا گذاشتن افراد روی آنها دریافت می کنند، الکتریسیته تولید می کنند.
یکی دیگر از فن‌آوری‌های «گردن‌گردان انرژی» در حال حاضر در چین و هلند استفاده می‌شود. در این کشورها، مهندسان تصمیم گرفتند که از اثر فشار دادن عناصر پیزوالکتریک استفاده نکنند، بلکه از اثر فشار دادن دستگیره‌های گردان یا درهای گردان استفاده کنند. مفهوم شرکت هلندی Boon Edam شامل جایگزینی درهای استاندارد در ورودی مراکز خرید (که معمولاً با استفاده از یک سیستم فتوسل کار می کنند و خودشان شروع به چرخش می کنند) با درهایی است که بازدید کننده باید فشار داده و در نتیجه برق تولید کند.
چنین درهای ژنراتور قبلاً در مرکز هلندی Natuurcafe La Port ظاهر شده اند. هر یک از آنها حدود 4600 کیلووات ساعت انرژی در سال تولید می کند که در نگاه اول ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما به عنوان نمونه خوبی از فناوری جایگزین برای تولید برق است.
