Elektrische Stromquellen
Elektrischer Strom – wie man ihn erzeugt und aufrechterhält
Die geordnete Bewegung geladener Teilchen wird als elektrischer Strom bezeichnet. Um elektrischen Strom in einen Draht zu leiten, müssen Sie darin ein elektrisches Feld erzeugen. Wenn ein geladener Körper über einen Draht mit der Erde verbunden ist, entsteht im Draht kurzzeitig ein elektrischer Strom. Um ein elektrisches Feld in einem Kabel zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, verwenden Sie elektrische Stromquellen.
In jeder Stromquelle wird daran gearbeitet, positiv und negativ geladene Teilchen zu trennen. Die abgeschiedenen Teilchen sammeln sich an den Polen der Quelle an. Zwischen den Polen entsteht ein elektrisches Feld. Wenn man sie mit einem Draht verbindet, entsteht das Feld im Draht.
Bei einer elektrischen Maschine erfolgt die Ladungstrennung mit Hilfe mechanischer Energie. Gleichzeitig wird es elektrisch. In einem Thermoelement wird innere Energie in elektrische Energie umgewandelt. Kernbatterien wandeln Atomenergie in Elektrizität um.
Die Fotozelle wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um. Solarzellen bestehen aus Fotozellen.Sie werden dort eingesetzt, wo Lichtenergie am leichtesten verfügbar ist.
In Kraftwerken wird die Energie von Flüssen, Kohle, Öl und Atomen in elektrische Energie umgewandelt. Die häufigsten elektrischen Stromquellen sind galvanische Zellen und Batterien.
Galvanische Zellen
Eine galvanische Zelle ist eine Stromquelle, in der chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.
So funktioniert die einfachste galvanische Zelle.
Die erste elektrochemische Zelle wurde 1799 von Volt erfunden. Aus einzelnen Elementen baute er eine Batterie, die er „Voltpol“ nannte. In einer galvanischen Zelle müssen die Elektroden notwendigerweise auf unterschiedliche Weise mit der Lösung interagieren, weshalb die Elektroden aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Die Zinkplatte in der Volta-Zelle ist negativ geladen und die Kupferplatte ist positiv geladen.
Und so funktioniert eine trockene galvanische Zelle. Statt Flüssigkeit wird eine dicke Paste verwendet:
Eine Batterie kann aus mehreren Elementen bestehen:
Glühbirnen in elektrischen Lampen sowie verschiedene andere tragbare Elektrogeräte und Kinderspielzeuge werden durch galvanische Zellen mit Strom versorgt. Wenn die Elektroden in der galvanischen Zelle verbraucht sind, wird die Zelle durch eine neue ersetzt.
Batterien
Batterien sind chemische Stromquellen, bei denen die Elektroden nicht verbraucht werden. Die einfachste Batterie besteht aus zwei Bleiplatten, die in eine Schwefelsäurelösung getaucht sind.
Eine solche Batterie liefert immer noch keinen Strom. Es muss vor der Verwendung aufgeladen werden. Verbinden Sie dazu die Pole der Batterie mit den gleichen Polen jeder Stromquelle.
Der Strom, der beim Laden durch die Batterie fließt, verändert die chemische Zusammensetzung ihrer Platten. Die chemische Energie der Batterie erhöht sich.
Wenn sich eine Batterie entlädt, wandelt sie chemische Energie in elektrische Energie um. Eine entladene Batterie kann wieder aufgeladen werden.
Batterien werden von separaten Batterien gesammelt.
Neben Säurebatterien (Blei) werden auch Alkalibatterien (Eisen-Nickel) verwendet.
Nickel-Eisen-Batterie:
Auch Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien sind heute weit verbreitet. Silber-Zink-Batterien werden in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Neue Batterietypen: Lithium-Ionen, Lithium-Polymer, werden in Mobiltelefonen, Tablets und anderen modernen tragbaren Geräten verwendet.
Batterien werden dort eingesetzt, wo das Aufladen der Stromquelle rentabler ist als der Austausch durch eine neue. In einem Auto dient die Batterie dazu, den Motor zu starten und verschiedene Geräte zu betreiben. Im Weltraum wird die Batterie durch Sonnenkollektoren aufgeladen. Im entladenen Zustand versorgt es Funksender und Geräte mit Strom.
Siehe auch: Batterien. Berechnungsbeispiele