Популярное

Для чего служит источник тока: Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

«Какое назначение источника электрического тока в цепи?» — Яндекс Кью

Электрический ток и его источники – таблица, роль и определение

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 133.

4.6

Средняя оценка: 4. 6

Всего получено оценок: 133.

Электрическим током называется нехаотическое (упорядоченное), коллективное движение заряженных частиц (электронов или ионов). Заряженными могут быть и макрочастицы, например, капли дождя во время грозового разряда. Электрический ток возникает в твердых, жидких и газообразных веществах под действием силы электрического поля, а для создания электрического поля в цепи используют различные источники электрического тока.

Что такое источник тока

Чтобы поддерживать ток в электрических цепях долгое время необходимо удерживать стабильное значение электрического поля. Именно в этом заключается роль источников электрического тока.

Во всех источниках происходит работа по разделению отрицательно и положительно заряженных частиц. Частицы с зарядами разных знаков скапливаются у полюсов источника тока (“плюса” и “минуса”), которые обозначены специальными клеммами. Между полюсами возникает разность потенциалов и электрическое поле, которое после подключения источника проводниками к электрической цепи, порождает электрический ток.

Первый вариант работающей батареи сконструировал итальянский ученый Алессандро Вольта в 1798 г. А в 1859 г. французский физик Гастон Планте свинцово-кислотные клетки — ключевой элемент аккумулятора для автомобиля. Кстати, автомобиль появился только через 26 лет.

Таким образом, внутри источника тока совершается работа по разделению электрических зарядов, без использования силового действия электрического поля. Силы, совершающие работу по сортировке (разделению) зарядов, по определению называются сторонними силами. Перечислим некоторые примеры сторонних сил:

Механические силы

Простейший пример — это электрофорная машина, диски которой приводятся во вращение рукой. Современные генераторы электрического тока преобразуют механическую энергию вращения вала от двигателей внутреннего сгорания или от паровых и гидротурбин;

Рис. 1. Электрофорная машина:.

Тепловое воздействие

Такие источники называют термоэлементами. Примером может служить так называемая термопара, то есть когда берутся две проволоки из разных металлов, делаются два спая, один из которых нагревают, а другой охлаждают. В результате появляется напряжение. Величина напряжения таких источников мала, но в они используются в качестве термодатчиков. Геотермальные станции, работающие в местах, где имеются природные источники горячей воды, также относятся к этому виду источников. ;

Фотоэффект

Энергия фотонов света переходит в электрическую энергию, когда твердое тело обладает свойствами полупроводника. К таким веществам относятся, например, кремний, германий, арсенид галлия. Солнечные батареи, которые были в первую очередь разработаны для космических кораблей, сейчас используются повсеместно;

Химические реакции

Набор определенных химических веществ может вступать в реакции, в результате которых внутренняя энергия переходит в электрическую. Такие источники тока называются гальваническими элементами в честь итальянского ученого Луиджи Гальвани. Батарейки для современных гаджетов, телевизионных пультов, все это — гальванические элементы. Батарейки используются один раз, так как после окончания химического процесса электроды теряют способность к накоплению зарядов;

Рис. 2. Гальванический элемент:.

Аккумуляторы

Данные источники тока выделены в отдельный класс, хотя механизм получения электрической энергии у них тоже основан на химических реакциях. В этих источниках электроды не расходуются. После подзарядки от электрической сети, источники снова возобновляют механизм химического воспроизводства электрической энергии.

Рис. 3. Примеры аккумуляторов:.

Классификация источников электрического тока

В таблице источников электрического тока представлены основные виды источников и механизмы их работы.

Источник электрического тока	Механизм разделения электрических зарядов
Электрофорная машина	Механическая энергия вращения
Термоэлементы	Тепловая энергия
Солнечные батареи, фотоэлементы	Энергия фотонов света
Гальванические элементы, батарейки	Химические реакции
Аккумуляторы	Химические реакции
Электромагнитные генераторы	Механическая энергия вращения

Постоянно предпринимаются попытки использовать механическую энергию человека для выработки электроэнергии. Например, был предложен вариант скакалки, у которой внутри цилиндрической ручки имеются полости. В них размещены аккумуляторы. Согласно расчетам 20-25 прыжков со скакалкой позволят заряжать четыре аккумуляторных батарейки.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали полезную информацию об электрическом токе и его источниках. Внутри источников тока совершается работа по разделению зарядов с помощью различных механизмов неэлектрического происхождения: химического, теплового, светового, механического. Накопленный заряд создает электрическое поле. Батареи и аккумуляторы применяются в различных отраслях деятельности — от бытовой до космической техники.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 133.

А какая ваша оценка?

Что такое источник тока?

Прочитав ваши комментарии, я дам несколько иной ответ на этот вопрос.

Что такое источник тока? Ничего, или, лучше сказать, просто математическая модель. Тот, который вы описываете, не существует, как не существует источника напряжения.

Я думаю, что основная проблема здесь заключается в следующем утверждении: например, батарея, которая имеет постоянную разность потенциалов на концах независимо от изменений в цепи, к которой она подключена , что неверно. Это поведение идеальной батареи, которая реальна как идеальный источник тока и, как и идеальный источник тока, не существует. На выход (и внутреннее состояние) каждой реальной батареи влияет схема, к которой она подключена.

Итак, почему у нас есть источники напряжения и тока? Ну, идея в том, что работа инженера состоит в том, чтобы в основном построить устройство, которое делает что-то довольно хорошо, и, как оказалось, для этого полного понимания того, как каждый компонент, используемый в устройстве, не нужен. Вот почему у нас есть такие вещи, как идеальные источники тока и напряжения.

Давайте еще раз вернемся к примеру с батареей. Вот простой эксперимент, который я провел с имеющимся у меня литий-полимерным аккумулятором: Сначала я полностью зарядил аккумулятор. Поскольку это двухэлементная батарея, ее напряжение при полной зарядке составляло 8,4 В, хотя номинальное напряжение 7,4 В. Затем я подключил к батарее резистор \$ 100 \mbox{ } k\Omega\$. Его напряжение осталось 8,4 В, и из этого я, возможно, мог сделать вывод, что батарея действительно является идеальным источником напряжения, так как я подключил к ней нагрузку, но ее напряжение не изменилось. Затем я взял имеющийся у меня электродвигатель, подключил его к аккумулятору и снова измерил напряжение аккумулятора. На этот раз оно составило 8,2 В. Очевидно, двигатель повлиял на батарею, и она больше не является идеальным источником напряжения, хотя это та же батарея, что и раньше. Поэтому я отключил двигатель и снова подключил резистор, и снова напряжение на аккумуляторе было 8,4 В.

Что здесь происходит? Является ли батарея идеальным источником напряжения или нет? Ну, мы знаем, что это не так, потому что я так сказал в начале ответа, но здесь я объясню, почему иногда кажется, что это так, а иногда кажется, что это не так. Как я уже сказал, источник напряжения представляет собой математическую модель. Когда внешняя цепь не оказывает большого влияния на работу батареи, я могу ее использовать, а когда внешняя цепь оказывает большое влияние на батарею, я не могу ее использовать. Итак, мы используем простую модель для представления поведения реальной схемы. Другой моделью может быть использование идеального источника напряжения с резистором, включенным последовательно на его выходе. Когда я подключаю внешнюю нагрузку к этой цепи, на внутреннем резисторе будет падать некоторое напряжение, а внешний резистор будет видеть более низкое напряжение на выходе. Это позволяет мне еще раз использовать идеальный источник напряжения для представления батареи, а поскольку я использую внутренний резистор вместе с идеальным источником напряжения, вывод будет более точно представлять поведение реальной батареи. Если мне нужно больше точности, я мог бы использовать более сложную модель и получить более точные результаты.

Важным моментом в электротехнике является изучение того, когда использовать правильную модель для представления чрезвычайно сложного компонента реальной схемы (и даже скромный резистор при детальном анализе является шедевром современной науки). Но чтобы сделать это, мы начнем с простых схем, чтобы понять, как на самом деле работают простейшие математические модели.

Когда мы приступим к анализу более сложных компонентов схемы, таких как, например, транзистор или диод, мы разобьем их на простую схему, состоящую из таких элементов, как резисторы и идеальные источники тока и напряжения. Это позволит нам упростить поведение более сложного компонента и избежать детального анализа его работы, если для наших нужд достаточно простой модели.

Совершенно та же история работает и с источниками тока, но я решил не рассказывать ее здесь, поскольку, как вы можете видеть из других ответов, схемы, которые можно смоделировать как идеальные источники тока, слишком сложны для вашего понимания на данный момент.

Итак, подведем итог: не существует реальных объектов, которые можно использовать для представления идеальных источников напряжения и тока, но есть некоторые объекты, которые могут быть (в некоторых случаях довольно точно) представлены идеальными источниками напряжения и тока. Лучшее, что вы можете сделать сейчас, это правильно запомнить определения идеальных источников напряжения и тока и не путать их с реальными объектами. Таким образом, вы не будете удивлены, если батарея не обеспечивает номинальное напряжение или если схема, обозначенная как идеальный источник тока, начнет дымить в какой-то момент, хотя она должна быть полностью невосприимчива к внешним изменениям в цепи.

В качестве примечания рассмотрим, что происходит с идеальным источником напряжения, когда его выходы замкнуты накоротко, и что происходит с идеальным источником тока, когда его выходы разомкнуты? И что происходит, когда вы закорачиваете батарею, и почему все батареи имеют предупреждение не закорачивать выходные контакты?

Какой смысл в источнике тока?

спросил
7 лет, 10 месяцев назад

Изменено
2 года, 8 месяцев назад

Просмотрено
5к раз

\$\начало группы\$

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

ОК. Итак, мне сказали, что ток, втекающий в источник тока (то есть в заднюю часть стрелы), такой же, как и ток, выходящий из источника тока (то есть из наконечника стрелы).

Если это так, то почему это текущий «источник»? Он не обеспечивает никакого дополнительного тока!

Я знаю, что это довольно элементарный вопрос, но нигде не нашел хорошего ответа.

Спасибо.

источник тока

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Ток в любом 2-контактном устройстве всегда одинаков, 2-контактное устройство не может обеспечить «дополнительный» ток. У вас не может быть 0А на входе и 4А на выходе.

Что он делает, так это заставляет ток принимать заданное значение независимо от импеданса на нем. (Таким образом, вы не можете поместить в разомкнутую цепь идеальный источник тока, напряжение будет стремиться к бесконечности. )

Итак, резистор сам по себе не имеет тока через него. Подключите его к идеальному источнику тока, и вы получите через него (для вашего примера источника тока) 1 А независимо от значения резистора.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Источник тока — это источник напряжения, который в идеальных условиях создает столько напряжения, сколько необходимо для протекания заданного тока. Думайте об этом как об источнике питания с регулируемым напряжением и феей, наблюдающей за током и быстро регулирующей напряжение, чтобы сохранить постоянный ток.

Идеальный источник тока в любом случае будет подавать требуемое напряжение, поэтому источник с открытыми клеммами будет выдавать миллионы вольт для создания дуги по воздуху — конечно, это очень редко случается с реальными источниками тока.

Источник тока не является отдельным элементом цепи, но достаточно близкое приближение можно сделать из обычных элементов цепи. Такие источники тока часто используются для управления светодиодами и лазерами, где небольшая разница в напряжении может привести к тусклости или перегоранию светодиодов, но резистор, ограничивающий ток, рассеивающий половину мощности, также неприемлем.

Источники тока также можно рассматривать как противоположность идеальным батареям, также известные как источники напряжения. Идеальный источник напряжения поддерживает постоянное напряжение на своих клеммах; источник тока сохраняет ~~постоянный ток на его клеммах~~ постоянный ток, протекающий через него самого.

Источники напряжения «как бы» размыкают клеммы — ток не течет, энергия не выдается. Они «ненавидят» короткое замыкание — это как минимум приводит к бесконечному току и расплавлению проводов.

Наоборот, источники тока «любят» их клеммы накоротко. Тогда для управления заданным током требуется лишь небольшое напряжение. Но они «ненавидят», когда их оставляют открытыми; они выдают огромные напряжения, чтобы попытаться протолкнуть ток.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Ну… это источник в том смысле, что он будет поддерживать постоянный ток в своей цепи. Напряжение на источнике будет соответствовать тому, что необходимо в цепи, чтобы обеспечить протекание постоянного тока.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Хороший вопрос, Дэвид… Скорее о природе усилитель тока — источник тока с управлением по току (CCCS) или увеличительное зеркало тока , чем простой источник тока с 2 клеммами.

Таким образом, можно получить выходной ток больше, чем входной ток, но только при наличии третьей клеммы (как в стоках и источниках тока на рисунке ниже). В каждой из этих конфигураций есть две отдельные токовые петли, в то время как в вашей конфигурации обычной двухполюсной петли есть только одна общая петля. См. этот рассказ Викиучебника об основной идее простого текущего зеркала.

Обычные 2-контактные (1-портовые) электрические источники на самом деле являются 2-портовыми устройствами. Их входные порты неэлектрические, а выходные порты электрические (производят ток или напряжение). Выходная величина источника тока — это своего рода потокообразная величина (электрический поток или ток), «движущаяся» по петле… и, разумеется, по общей петле поток один и тот же. Выходная величина источника напряжения — это своего рода величина, подобная давлению (электрическое «давление» или напряжение), приложенное ко всем нагрузкам, подключенным параллельно к источнику напряжения… и, конечно же, давление одинаково во всех клеммы общей нагрузки…

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Источник тока регулирует ток, протекающий через себя, регулируя напряжение на себе. Регулирование тока может означать его создание, если его не существует (именно поэтому источники тока не должны находиться в разомкнутой цепи, поскольку они будут пытаться форсировать его, увеличивая свое напряжение, пока оно не достигнет максимума или не прорвется через воздух). Это нормально, что один и тот же ток входит и выходит, так как ток проходит через него — источник находится в серия с этой ветвью схемы.

Источники тока могут использоваться для создания тока или для обеспечения известного значения тока в этой ветви цепи. Когда вы думаете об этом, простой резистор с источником напряжения может быть источником тока — не особенно эффективным или совместимым / надежным, но все же. Если для создания тока используется источник тока, этот ток может вводиться в другие ветви по мере того, как токи суммируются в каждом узле схемы.

Напряжение обычно используется для передачи информации, но источники тока есть везде. От смещения до управления светодиодами.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Симметрия источника напряжения. В идеале он имеет бесконечный импеданс, тогда как источник напряжения имеет нулевое значение. (Импеданс элемента en — это отношение изменения напряжения к изменению тока на нем за один и тот же шаг. ) В параллельной вселенной царства источников тока ток батареи постоянен, и при хранении ее полюса замыкаются накоротко. Так он остается на нулевом уровне мощности. Наличие постоянного тока без какого-либо давления напряжения не принесет в жертву никакой энергии, это инерция движения электрона. Конечно, на практике возникало бы некоторое сопротивление провода, тратилась бы некоторая энергия на компенсацию тенденции к замедлению движения, генерировалось бы небольшое напряжение. Аналогично обычной батарее, утечка тока по воздуху.

Источник постоянного тока может быть реализован с активными компонентами (транзисторами). Он может понадобиться вам для облегчения работы с компонентами с очень низким импедансом из-за его симметрии. Подумайте о светодиодах. С cvs для поддержания постоянной мощности вам нужен токоограничивающий резистор. В случае c.c.s. напряжение определяется особенностями конкретного светодиода, нет необходимости в каких-либо дополнительных компонентах, поэтому мощность регулируется всего одним параметром.

Действительно, источник тока каким-то образом существует в природе. Но батарея не постоянна где-либо, поэтому вы видите это как переменную функцию чего-то. Если вы исследуете ток в катушке, вы увидите, что для бесконечно малых отрезков времени он действует как различное значение источника постоянного тока для каждого отрезка времени, таким образом, являясь функцией времени из-за его очень ограниченной энергоемкости.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

С точки зрения того, что делает источник постоянного тока, одним из старых традиционных применений были «интеркомы» в стиле угольных микрофонов, которые когда-то использовались операторами телекамер для связи с диспетчерской. По сути, должна быть одна пара проводов, идущих ко всем камерам и к позициям диспетчерской, параллельные провода. Операторы (и камера, и диспетчерская) подключались к гарнитуре с углеродным микрофоном и динамическими (электромагнитными) наушниками, подключенными параллельно. Некоторые настройки включали небольшой трансформатор на каждой станции, чтобы ток микрофона «противопоставлялся» току наушников для этой станции.

Пара проводов должна быть подключена (в диспетчерской) к чему-то похожему на источник постоянного тока. В более старых версиях была большая батарея и резистор или, если немного пофантазировать, большая катушка индуктивности. Но это было заменено, когда они стали доступны, на грубый источник постоянного тока (который обеспечивал гораздо лучший звук).

Эта установка работала довольно ловко (особенно с источником постоянного тока). Говорящего в один микрофон могли услышать все, а гарнитуры (в разумных пределах) можно было подключать и отключать без серьезного нарушения «баланса» системы. И для этого потребовалась всего одна пара проводов.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я понимаю путаницу по этому поводу, когда избранных студентов знакомят с идеальными источниками тока. Нас в реальной жизни окружают источники напряжения… покупаем аккумуляторы с номинальным напряжением. Электроснабжение наших домов представляет собой практически идеальный источник напряжения, поскольку в электросеть подключено несколько устройств (нагрузок), но напряжение остается постоянным. Давление воды в вашем доме аналогично идеальному источнику напряжения (электрического давления), поэтому пользователи на улице не влияют на ваше давление. Когда у вас есть полностью заряженный автомобильный аккумулятор, вы знаете, что если вы замкнете клеммы накоротко (почти нулевое сопротивление), вы получите бурную реакцию (не бесконечный ток, а жопу!). Если бы у вас был идеальный источник тока, стоящий на столешнице с разомкнутой цепью, вы бы увидели разрядку молнии между клеммами, потому что устройство постоянного тока должно было бы преодолевать очень высокое сопротивление воздуха, имея потенциал в тысячи вольт. Кажется, это было бы опасно.

Я склонен думать, что поток в естественных системах определяется давлением.

Для чего служит источник тока: Электрический ток. Электрическая цепь. Гальванические элементы. Аккумуляторы — урок. Физика, 8 класс.

«Какое назначение источника электрического тока в цепи?» — Яндекс Кью