Nashidvery.ru

Наши Двери
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Химический источник тока

Химический источник тока

Хими́ческий исто́чник то́ка (аббр. ХИТ) — источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

Содержание

История создания [ править | править код ]

Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был «элемент Вольта» — сосуд с серной кислотой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, с проволочными токовыводами. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа «вольтовым столбом». Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. В 1836 году английский химик Джон Даниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниеля».

В 1859 году французский физик Гастон Плантэ изобрёл свинцово-кислотный аккумулятор, поместив скрученную в рулон тонкую свинцовую пластину в серную кислоту. Этот тип элемента и по сей день используется в автомобильных аккумуляторах.

В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца(IV) MnO2 в качестве деполяризатора с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств.

В 1890 году в Нью-Йорке Конрад Хьюберт, иммигрант из России, создаёт первый карманный электрический фонарик. А уже в 1896 году компания National Carbon приступает к массовому производству первых в мире сухих элементов Лекланше «Columbia».

Самый старый, поныне работающий гальванический элемент — серебряно-цинковая батарея, изготовленная в Лондоне в 1840 году. Подключенный к двум таким последовательно соединенным батареям звонок работает и по сей день в Кларендонской лаборатории Оксфорда [1] .

Принцип действия [ править | править код ]

Основу химических источников тока составляют два электрода (положительно заряженный катод, содержащий окислитель, и отрицательно заряженный анод, содержащий восстановитель) контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на отрицательном аноде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи к положительному катоду, создавая разрядный ток, где они участвуют в реакции восстановления окислителя. Таким образом, поток отрицательно заряженных электронов по внешней цепи идет от анода к катоду, то есть от отрицательного электрода (отрицательного полюса химического источника тока) к положительному. Это соответствует протеканию электрического тока в направлении от положительного полюса к отрицательному, так как направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике.

В современных химических источниках тока используются:

  • в качестве восстановителя (материал анода) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;
  • в качестве окислителя (материал катода) — оксид свинца(IV) PbO2, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO2 и другие;
  • в качестве электролита — растворы щелочей, кислот или солей[2] .
Читайте так же:
Выключатель для света дизайн

Классификация [ править | править код ]

По возможности или невозможности повторного использования химические источники тока делятся на:

    (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций невозможно перезарядить; (вторичные ХИТ) — перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить; (электрохимические генераторы) — устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно, пока обеспечивается подача реагентов.

Следует заметить, что деление элементов на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются подзарядке, но эффективность этого процесса крайне низка.

Некоторые виды химических источников тока [ править | править код ]

Гальванические элементы [ править | править код ]

Гальванический элемент — химический источник электрического тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Принцип действия гальванического элемента основан на взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

См. также Категория: Гальванические элементы.

ТипКатодЭлектролитАнодНапряжение,
В
Литий-железо-дисульфидный элементFeS2Li1,50 — 3,50
Марганцево-цинковый элементMnO2KOHZn1,56
Марганцево-оловянный элементMnO2KOHSn1,65
Марганцево-магниевый элементMnO2MgBr2Mg2,00
Свинцово-цинковый элементPbO2H2SO4Zn2,55
Свинцово-кадмиевый элементPbO2H2SO4Cd2,42
Свинцово-хлорный элементPbO2HClO4Pb1,92
Ртутно-цинковый элементHgOKOHZn1,36
Ртутно-кадмиевый элементHgO2KOHCd1,92
Окисно-ртутно-оловянный элементHgO2KOHSn1,30
Хром-цинковый элементK2Cr2O7H2SO4Zn1,8 — 1,9

Электрические аккумуляторы [ править | править код ]

Электрический аккумулятор — химический источник тока многоразового действия (то есть в отличие от гальванического элемента химические реакции, непосредственно превращаемые в электрическую энергию, многократно обратимы). Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных устройств.

Топливные элементы [ править | править код ]

Топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного в гальваническом элементе или аккумуляторе.

Источники электрического тока

Источники электрического токаЭлектрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Чтобы получить электрический ток в проводнике надо создать в нем электрическое поле. Если заряженное тело соединить проводником с землей, то в проводнике возникает кратковременный электрический ток. Для того, чтобы получить и поддерживать в проводнике электрическое поле, применяют источники электрического тока .

Во всяком источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника. Между полюсами образуется электрическое поле. Если соединить их проводником, то поле возникает в проводнике.

В электрической машине разделение зарядов производится с помощью механической энергии. При этом она превращается в электрическую. В термоэлементе внутренняя энергия превращается в электрическую. Атомные батареи преобразуют атомную энергию в электрическую.

Читайте так же:
Кабель питания от сети переменного тока

Фотоэлемент превращает световую энергию в электрическую. Из фотоэлементов составляют солнечные батареи. Их используют там, где световая энергия является самой доступной.

Энергию рек, угля, нефти, атома превращают в электрическую энергию на электростанциях. Наиболее распространенные источники электрического тока — гальванические элементы и аккумуляторы.

Гальваническим элементом называются источники тока, в которых химическая энергия превращается в электрическую.

устройство гальванического элемента

Так устроен простейший гальванически элемент.

Первый гальванический элемент был изобретен Вольтом в 1799 году. Из отдельных элементов он сконструировал батарею, которую назвали «вольтов столб». В гальваническом элементе электроды обязательно должны по-разному взаимодействовать с раствором, поэтому электроды делают из различных материалов.

Первый гальванический элемент

Цинковая пластинка в элементе Вольта заряжается отрицательно, а медная — положительно.

Первый гальванический элемент - принци работы

А так устроен сухой гальванический элемент. Вместо жидкости в нем используют густой клейстер:

сухой гальванический элемент

Из нескольких элементов можно составить батарею:

батарея из гальванических элементов

От гальванических элементов работают лампочки в электрических фонарях, а также другие различные переносные электроприборы и детские игрушки. Когда электроды в гальваническом элементе израсходуются, элемент заменяю новым.

Аккумуляторами называют химические источники электрического тока, в которых электроды не расходуются. Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин, погруженных в раствор серной кислоты.

устройство аккумулятора

Такой аккумулятор еще не дает тока. Перед использованием его надо зарядить. Для этого соединяют полюсы аккумулятора с такими же полюсами какого-либо источника тока.

зарядка аккумулятора

Ток, который идет через аккумулятор во время зарядки, изменяет химический состав его пластин. Химическая энергия аккумулятора увеличивается.

принцип работы аккумулятора

Разряжаясь аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую. Разрядившийся аккумулятор можно заряжать снова.

Из отдельных аккумуляторов собирают батареи.

Кроме аккумуляторов кислотных (свинцовых), применяют аккумуляторы щелочные (железо-никелевые).

Железо-никелевый аккумулятор

В настоящее время широко применяются также никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы. В авиации и космосе используют серебряно-цинковые аккумуляторы. Новые типы аккумуляторов: литий-ионные, литий-полимерные используются в мобильных телефонах, планшетах и другой современной переносной технике.

Аккумуляторы применяют в тех случаях, когда источник электрического тока выгоднее перезаряжать, чем заменять новым. В автомобиле аккумулятор служит для запуска двигателя и работы различных приборов. В космосе аккумулятор заряжается от солнечных батарей. Разряжаясь, он питает радиопередатчики и аппаратуру.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источники электрического тока 1. Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие. — презентация

Презентация на тему: » Источники электрического тока 1. Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие.» — Транскрипт:

1 Источники электрического тока 1

2 Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие условия: 1)наличие свободных электрических зарядов в проводнике; 2)наличие внешнего электрического поля для проводника. 2

3 Сравни опыты, показанные на рисунках. Что общего и чем отличаются опыты? Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию. Устройства, разделяющие заряды, т.е. создающие электрическое поле, называют источниками тока. 3

Читайте так же:
Дополнительный выключатель света для детей

4 Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта ( ) итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока. Его первый источник тока – «вольтов столб» – был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой. 4

5 Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях; в результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака). Электрофорная машина 5

6 Тепловой источник тока – внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию. Термопара Если две проволоки из разных металлов спаять с одного края, а затем нагреть место спая, то в них возникает ток – заряды при нагревании спая разделяются. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры. Термоэлемент (термопара) 6

7 Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию. Солнечная батарея При освещении некоторых веществ светом, в них появляется ток – световая энергия превращается в электрическую энергию. В данном приборе заряды разделяются под действием света. Фотоэлементы применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах. Фотоэлемент 7

8 Электромеханический генератор. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии. Электромеханический генератор Генератор (от лат. generator — производитель) – устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт. 8

9 3 21 Какие источники тока вы видите на рисунках? 9

10 Устройство гальванического элемента Гальванический элемент – химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно- восстановительной реакцией. 10

11 Источники тока прошлого века… 11

12 Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею. 12

13 Батарея (элемент питания) – обиходное название источника электричества для автономного питания портативного устройства. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения. 13

14 Аккумулятор – химический источник тока многоразового действия. Если поместить в раствор соли два угольных электрода, то гальванометр не показывает наличие тока. Если же аккумулятор предварительно зарядить, то его можно использовать в качестве самостоятельного источника тока. Существуют различные типы аккумуляторов: кислотные и щелочные. Заряды в них разделяются также в результате химических реакций. Аккумулятор Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей. 14

15 Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель) – устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. 15

16 Устройство аккумулятора 16

17 Назовите источники тока, обозначенные цифрами 1, 2, 3, 4, 5. 17

18 Источник тока Способ разделения зарядов Применение Фотоэлемент Действие света Солнечные батареи Термоэлемент Нагревание спаев Измерение температуры Электромехани- ческий генератор Совершение механической работы Производство промышленной электрической энергии Гальванический элемент Химическая реакция Фонарики, радиоприемники Аккумулятор Химическая реакция Автомобили Классификация источников тока 18

Читайте так же:
Клавишные выключатели для освещения

19 Герметичные малогабаритные аккумуляторы (ГМА) ГМА используются для малогабаритных потребителей электрической энергии (телефонные радиотрубки, переносные радиоприемники, электронные часы, измерительные приборы, сотовые телефоны и др.). 19

20 Применение источников тока Назовите приборы, изображённые на рисунках

21 21 Физика Наука о природе скорость Физическая величина, характеризующая движение

22 22 Электрический ток Упорядоченное движение заряженных частиц Источники тока: Термоэлемент, фотоэлемент, гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор Фотоэлемент В данном приборе заряды разделяются под действием света Термоэлемент Две проволоки, спаянные из разных металлов, если нагреть место спая, то в них возникнет электрический ток Аккумулятор Химический источник тока многоразового действия Условия необходимые для существования электрического тока. 1)наличие свободных электрических зарядов 2)наличие внешнего электрического поля

23 Сегодня на уроке я узнал …. Сегодня на уроке я узнал …. Теперь я могу … Теперь я могу … Было интересно… Было интересно… Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся… Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся… Рефлексия Продолжите фразу: 23

24 Для опыта тебе понадобится: прочное бумажное полотенце, пищевая фольга, ножницы, медные монеты, поваренная соль, вода, два изолированных медных провода, маленькая лампочка (1,5 В). Инструкция 1. Раствори в воде немного соли. 2. Нарежь аккуратно бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет. 3. Намочи бумажные квадратики в солёной воде. 4. Положи друг на друга стопкой: медную монету, кусочек фольги, снова монету, и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета. 5.Защищённый конец одного провода подсунь под стопку, второй конец присоедини к лампочке. Один конец второго провода положи на стопку сверху, второй тоже присоедини к лампочке. Что получилось? Домашний проект «Сделай батарейку» 24

25 Домашнее задание 1. § 32, стр , вопросы 1-8 (устно). 2. Домашний проект. Сделать батарейку по инструкции. 25

Презентация — Источники электрического тока

Источники электрического тока, слайд 1

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц.
Для существования электрического тока необходимы следующие условия: Наличие свободных электрических зарядов в проводнике; Наличие внешнего электрического поля для проводника.

Источники электрического тока, слайд 3

Сравни опыты, проводимые на рисунках. Что общего и чем отличаются опыты?
Источник тока — это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.
Устройства, разделяющие заряды, т.е. создающие электрическое поле, называют источниками тока.

Источники электрического тока, слайд 4

Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 — 1827) — итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока.

Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.

Читайте так же:
Выключатель света с регулировкой как установить

Источники электрического тока, слайд 5

Механический источник тока — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака)
Электрофорная машина

Источники электрического тока, слайд 6

Тепловой источник тока — внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
Термопара
Термоэлемент (термопара) — две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, то в них возникает ток. Заряды разделяются при нагревании спая. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры.
Термоэлемент

Источники электрического тока, слайд 7

Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию.
Солнечная батарея
Фотоэлемент. При освещении некоторых веществ светом в них появляется ток, световая энергия превращается в электрическую. В данном приборе заряды разделяются под действием света. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи. Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.
Фотоэлемент

Источники электрического тока, слайд 8

Электромеханический генератор. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии.
Электромеханический генератор
Генератор (от лат. generator — производитель) — устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт.

Источники электрического тока, слайд 9

Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Какие источники тока вы видите на рисунках?

Источники электрического тока, слайд 10

Устройство гальванического элемента
Гальванический элемент- химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.

Источники электрического тока, слайд 11

Источники тока прошлого века…

Источники электрического тока, слайд 12

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники электрического тока, слайд 13

Батарея (элемент питания) — обиходное название источника электричества для автономного питания портативного устройства. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения.

Источники электрического тока, слайд 14

Аккумулятор — химический источник тока многоразового действия. Если поместить в раствор соли два угольных электрода, то гальванометр не показывает наличие тока. Если же аккумулятор предварительно зарядить, то его можно использовать в качестве самостоятельного источника тока. Существуют различные типы аккумуляторов: кислотные и щелочные. В них заряды разделяются также в результате химических реакций.
Аккумулятор.
Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.

Источники электрического тока, слайд 15

Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель) — устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования.

Источники электрического тока, слайд 16

Источники электрического тока, слайд 17

Герметичные малогабаритные аккумуляторы (ГМА). ГМА используются для малогабаритных потребителей электрической энергии (телефонные радио-трубки, переносные радиоприемники, электронные часы, измерительные приборы, сотовые телефоны и др.).

Источники электрического тока, слайд 18

Применение источников тока. Назовите приборы, изображённые на рисунках.
Рис.1
Рис.2
Рис.6
Рис.3
Рис.4
Рис.5

Источники электрического тока, слайд 19

Что называют электрическим током? (Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.) 2. Что может заставить заряженные частицы упорядоченно двигаться? (Электрическое поле.) 3. Как можно создать электрическое поле? (С помощью электризации.) 4. Можно ли искру, возникшую в электрофорной машине, назвать электрическим током? (Да, так как имеет место кратковременное упорядоченное движение заряженных частиц!)
Закрепление материала. Вопросы:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector