Электричество шаг за шагом

Т-41. Химический генератор — первое знакомство. Для начала, вместо того чтобы натирать тряпкой стекло и пластмассу, мы введём иной способ электризации и накопления избыточных зарядов — в нашем новом генераторе всё это будет происходить за счёт энергии химических реакций. Мы представим себе этот генератор как небольшой сосуд со специально подобранным химическим раствором, его называют «электролит». В электролит вставлены две металлические пластины — два электрода. Электродами в электротехнике и электронике называют токопроводящие, чаще всего металлические детали, с помощью которых создают электрические поля и потоки зарядов. В телевизионной или осциллографической трубке, например, это цилиндры, сетки и графитовые покрытия на внутренней стороне стеклянной колбы. В установке для исследования электрической активности сердца — небольшие металлические лепестки, временно наклеенные на кожу. В некоторых биологических экспериментах роль электродов выполняют тончайшие иголочки, виртуозно вставленные в живую клетку.

ВК-49.Приставки милли-, микро-, нано- или пико- перед какой-либо единицей (ампер, вольт, ватт и др.) говорят о том, что в данном случае используется единица, которая в тысячу, в миллион, в миллиард или в триллион раз меньше основной единицы. Аналогично приставки кило-, мега-, гига- и терра- говорят о том, что используется единица, которая в тысячу, в миллион, в миллиард или в триллион раз больше основной единицы.

В нашем первом химическом генераторе электроды изготовлены из двух разных металлов, оба они активно, но по-разному взаимодействуют с электролитом, вступают с ним в химические реакции. Одна из металлических пластин при этом отдаёт электроны своих нейтральных атомов и, следовательно, приобретает положительный заряд. Такая пластина называется «анод» — положительный электрод генератора, коротко, по-свойски (Т-8), его называют «плюс». Химические реакции второго металла с электролитом приводят к противоположному эффекту — пластина приобретает лишние, избыточные электроны, это катод — отрицательный электрод генератора, его «минус».

Химические генераторы, или, как их чаще называют, химические источники тока, бывают двух основных типов. Первый — гальванические элементы, они работают до тех пор, пока не разрушатся электроды или пока не придёт в негодность электролит. После этого считают, что гальванический элемент полностью разрядился, и выбрасывают его. Второй вид химических источников тока — аккумуляторы. После того как аккумулятор разрядился, то есть отдал свои запасы химической энергии, его можно восстановить — зарядить от другого источника электрической энергии. Аккумулятор допускает несколько десятков таких циклов заряд-разряд, но обычно до этого дело не доводят — аккумулятор подзаряжают непрерывно так, чтобы он всегда был полностью заряжен.

Для этого аккумулятор постоянно подключён к зарядному устройству (буферный режим), а несложная автоматика поддерживает нужной величины зарядный ток.

При натирании стеклянной и пластмассовой палочек мы затрачивали на их электризацию свои мускульные силы. А какая сила в аккумуляторе электризует электроды, например вталкивает (Т-8) электроны в «минус», преодолевая отталкивание уже имеющихся там избыточных электронов? Ответ прост — это делает энергия, которая высвобождается в химических реакциях между электродами и электролитом.

ВК-50.Важная характеристика электрической цепи и отдельных её участков— их сопротивление (обычно обозначается буквой R). Оно говорит о том, в какой мере затруднено движение свободных зарядов в данном участке цепи, насколько столкновение с его атомами ослабляет электрический ток. Гидравлическая аналогия, для многих более привычная и понятная, чем то, что события в электрических цепях, наверняка поможет понять то, что происходит в невидимом электрическом мире.