Источники напряжения

Для генерации положительного напряжения на одном выводе электрической батареи и отрицательного — на другом используется процесс электрохимических реакций. В батарее заряд создается помещением двух разных металлов в определенный тип химического вещества (электролит). Поскольку перед вами отнюдь не учебник по химии, мы не будем углубляться в особенности работы батарей — просто поверьте, что именно такая структура служит для получения напряжения.

Батареи имеют два вывода (выводами называются металлические площадки на концах батареи, к которым подключаются провода). Не сомневаемся, что вы часто используете батареи для питания электричеством переносных устройств, например фонарика. В фонаре от лампочки отходит два проводка, которые подключены к соответствующим выводам батареи. Что же происходит дальше? А вот что.

Напряжение толкает электроны через провод от отрицательного вывода батареи к положительному; электроны, движущиеся по проводу, проходят через нить накала электрической лампочки и заставляют ее светиться.

Благодаря тому, что электроны двигаются только в одном направлении, от отрицательного вывода батареи к положительному, электрический ток, генерируемый батареей, называется постоянным током (на схемах часто обозначается DC - direct current). Он является противоположностью переменному току.

Проводки, идущие от лампочки, должны быть подключены к обоим выводам батареи. Это позволяет электронам двигаться от одного из них к другому, проходя через лампочку. Если не создать электронам подобную петлю из проводников, то они не смогут течь вообще.

Когда вы включаете лампу в электрическую розетку на стене, вы используете то электричество, которое выработала электростанция. Последняя может быть расположена в дамбе на реке или получать энергию от другого источника — например, атомной электростанции. Чаще всего, однако, используют процесс сжигания угля или природного газа.

Направление, в котором текут электроны, меняется 100 раз в секунду, т.е. они совершают однонаправленное движение 50 раз в секунду. Такое изменение потока электронов называется переменным током (АС - alternative current).

Изменение направления тока с возвращением к первоначальному направлению представляет собой цикл, или период. Количество таких периодов переменного тока в секунду называется частотой и измеряется в специальных единицах — герцах (Гц). В странах Европы используется частота, равная 50 Гц, а в Северной Америке — 60 Гц, т.е. электроны меняют направление своего движения 120 раз в секунду.

Электричество, вырабатываемое гидроэлектростанцией, получается при вращении водой турбины с намотанным проводом внутри гигантского магнита. Одним из свойств взаимодействия проводников и магнитов является тот факт, что в присутствии магнита при движении проводника, в последнем возникает наведенный поток электронов. Сначала эти электроны двигаются в одном направлении, а потом, когда петля проводника поворачивается на 180 градусов, магнит заставляет электроны идти в обратном направлении. Подобное вращение и создает электрический ток.

Простой выбор: переменный ток или постоянный. Какая разница, какой ток использовать: переменный или постоянный? Оказывается, большая. Переменный ток дешевле получать и пересылать по линиям электропередачи, чем постоянный. Именно поэтому бытовое электричество обычно работает от переменного тока: всевозможные лампы, нагреватели и тому подобное.

Переменный ток несколько сложнее контролировать чем постоянный, поскольку неизвестно, в каком направлении он течет каждый конкретный момент. В большинстве схем будет использоваться именно постоянный ток.

Солнечные батареи представляют собой полупроводниковые приборы. Как и обычные батареи, они имеют проводки, подключенные к их противоположным выводам. Свет, попадающий на солнечную батарею, заставляет протекать в ней электрический ток. Такая реакция на освещение является неотъемлемым свойством некоторых веществ. После этого полученный ток течет через провода к устройству: к микрокалькулятору или к садовому светильнику около вашей входной двери.

Пользуясь калькулятором на солнечных батарейках, вы можете продемонстрировать окружающим, что работа устройства целиком зависит от количества света, попадающего на солнечные элементы. Включите калькулятор и наберите на клавиатуре несколько цифр.

Теперь закройте пальцем окошко солнечных батарей (оно обычно выглядит как прямоугольничек, закрытый прозрачным пластиком). После того как вы перекроете доступ свету, цифры на дисплее начнут блекнуть. Снимите палец с окошка, и они станут контрастными вновь. Следовательно, устройства, питающиеся от солнечных элементов, нуждаются в хорошей освещенности.