Srovės šaltiniai buityje ir technikoje

Šioje temoje nagrinėjami elektros grandinių matavimo prietaisai – ampermetras ir voltmetras, jų veikimo principai ir skalių praplėtimo būdai. Taip pat aptariami įvairūs elektros srovės šaltiniai, tokie kaip galvaniniai elementai, akumuliatoriai, jų tipai, panaudojimas ir poveikis aplinkai, bei apžvelgiamos alternatyvos, pavyzdžiui, kuro baterijos. Galiausiai, pateikiamas tarpdalykinis projektas apie metalus, apjungiant fizikos, chemijos ir biologijos žinias.

Ampermetras ir voltmetras: paskirtis ir jungimas
Ampermetras yra prietaisas elektros srovės stipriui matuoti. Jis jungiamas į grandinę nuosekliai su elementu, kurio srovė matuojama. Teoriškai idealaus ampermetro varža yra nulinė, o praktiškai – labai maža, kad kuo mažiau keistų matuojamą srovę. Voltmetras yra prietaisas įtampai (potencialų skirtumui) tarp dviejų grandinės taškų matuoti. Jis jungiamas lygiagrečiai su grandinės elementu ar dalimi, kurios įtampa matuojama. Teoriškai idealaus voltmetro varža yra begalinė, o praktiškai – labai didelė, kad neiškraipytų matuojamos įtampos.
Ampermetro ir voltmetro matavimo ribų praplėtimas
Norint išmatuoti srovę, viršijančią ampermetro ribas, lygiagrečiai jam jungiamas mažos varžos rezistorius – šuntas. Norint išmatuoti įtampą, viršijančią voltmetro ribas, nuosekliai su juo jungiamas didelės varžos rezistorius – priešvaržis.
Ampermetro ir voltmetro paskirtis bei jungimas
Ampermetras yra prietaisas srovės stipriui matuoti, jungiamas nuosekliai į grandinę. Jo vidinė varža turi būti kuo mažesnė, idealiai – nulinė. Voltmetras yra prietaisas įtampai (potencialų skirtumui) matuoti, jungiamas lygiagrečiai prie grandinės elemento. Jo vidinė varža turi būti kuo didesnė, idealiai – begalinė.
Ampermetro ir voltmetro principai
Ampermetras – prietaisas, matuojantis elektros srovės stiprį (jungiamas nuosekliai, maža varža). Voltmetras – prietaisas, matuojantis įtampą (jungiamas lygiagrečiai, didelė varža).
Ampermetro skalės praplėtimas
Ampermetro matavimo ribos plečiamos lygiagrečiai jungiant šuntą – mažos varžos rezistorių. Didžioji srovės dalis teka per šuntą, apsaugodama ampermetrą.
Baterijų ir akumuliatorių charakteristikos
Baterijos ir akumuliatoriai skiriasi chemine sudėtimi (pvz., švino-rūgštiniai, ličio jonų), vardine įtampa, elektrine talpa (kiek energijos gali sukaupti), energijos tankiu, tarnavimo trukme (akumuliatoriams – įkrovimo ciklų skaičiumi) ir kaina. Šios charakteristikos lemia jų pritaikymo sritis.
Baterijų ir akumuliatorių tipai
Buitiniuose prietaisuose naudojamos įvairios baterijos (cinko-anglies, ličio-mangano dioksido, ličio foto) ir akumuliatoriai (rūgštiniai, nikelio-kadmio, nikelio-metalo hidrido, ličio jonų). Kiekvienas tipas turi savų privalumų ir trūkumų.
Elektros srovės šaltiniai
Elektros srovės šaltiniai, kuriuose cheminė energija virsta elektros energija, skirstomi į galvaninius elementus (vienkartinius) ir akumuliatorius (daugkartinius).
Elektros srovės šaltiniai: galvaniniai elementai ir akumuliatoriai
Elektros srovės šaltiniai yra įrenginiai, paverčiantys kitas energijos rūšis elektros energija. Cheminiai srovės šaltiniai skirstomi į galvaninius elementus ir akumuliatorius. Galvaniniai elementai (pirminiai šaltiniai) yra vienkartiniai; cheminė energija verčiama elektros energija negrįžtamų cheminių reakcijų metu. Akumuliatoriai (antriniai šaltiniai) yra daugkartiniai; juose cheminės reakcijos yra grįžtamos. Akumuliatorius galima įkrauti, leidžiant srovę priešinga kryptimi.
Išmanieji akumuliatoriai ir kuro baterijos
Išmanieji akumuliatoriai turi lustą, kuris matuoja ir įsimena akumuliatoriaus parametrus, leidžiančius numatyti naudojimo laiką ir optimizuoti įkrovimą. Kuro baterijos, naudojančios deguonies ir vandenilio reakciją, yra perspektyvi alternatyva.
Matavimo ribų praplėtimas: šuntai ir priešvaržiai
Norint ampermetru išmatuoti didesnę srovę nei jo skalė leidžia, lygiagrečiai prie ampermetro jungiamas mažos varžos rezistorius – šuntas. Šuntas praleidžia didžiąją dalį srovės, o per ampermetrą teka tik maža dalis. Norint voltmetru išmatuoti didesnę įtampą nei jo skalė leidžia, nuosekliai su voltmetru jungiamas didelės varžos rezistorius – priešvaržis. Priešvaržis sumažina voltmetrui tenkančią įtampos dalį. Abiem atvejais reikia perskaičiuoti prietaiso skalės padalos vertę.
Metalai: tarpdalykinis aspektas
Metalų savybės ir panaudojimas nagrinėjami fizikos (elektros srovė, varža, mechaninės savybės), chemijos (kristalinė sandara, fizikinės savybės, lydiniai) ir biologijos (paplitimas gamtoje, reikšmė organizmams) kontekstuose.
Pagrindiniai akumuliatorių tipai ir savybės
Pagrindiniai akumuliatorių tipai skiriasi cheminėmis medžiagomis, talpa ir savybėmis. Rūgštiniai (švino) akumuliatoriai tiekia stiprią srovę, bet yra sunkūs. Nikelio-kadmio (NiCd) turi 'atminties efektą'. Nikelio-metalo hidrido (NiMH) yra talpesni nei NiCd. Ličio jonų (Li-ion) pasižymi geriausiu talpos ir masės santykiu, neturi 'atminties efekto'. Dėl sudėtyje esančių sunkiųjų metalų (švino, kadmio) panaudotus akumuliatorius būtina perdirbti.
Pagrindiniai elektros srovės šaltinių tipai
Elektros srovės šaltiniai keičia kitokią energiją (pvz., cheminę) į elektros energiją. Pagrindiniai tipai: galvaniniai elementai (pirminiai, vienkartiniai, pvz., baterijos) ir akumuliatoriai (antriniai, daugkartiniai, įkraunami). Pirminiuose šaltiniuose cheminė energija negrįžtamai virsta elektros energija, o antrinius galima įkrauti, atstatant cheminę energiją.
Pažangios maitinimo technologijos: išmanieji akumuliatoriai ir kuro baterijos
Išmanieji akumuliatoriai turi integruotą mikroschemą, kuri stebi ir įsimena akumuliatoriaus parametrus (įtampą, srovę), leidžia tiksliau prognozuoti veikimo laiką ir optimizuoti įkrovimą. Kuro baterijos (kuro elementai) generuoja elektros energiją tiesioginės cheminės reakcijos tarp kuro (pvz., vandenilio) ir oksidatoriaus (pvz., deguonies) metu. Pagrindinis reakcijos produktas yra vanduo.
Pažangūs energijos šaltiniai: išmanieji akumuliatoriai ir kuro elementai
Išmanieji akumuliatoriai turi integruotą mikroprocesorių, kuris stebi parametrus (įtampą, srovę, temperatūrą), optimizuoja įkrovimą ir gali perduoti duomenis. Kuro elementai yra elektrocheminiai įrenginiai, tiesiogiai paverčiantys kuro (pvz., vandenilio) ir oksidatoriaus (pvz., deguonies) cheminę energiją į elektros energiją. Vandenilio kuro elementai kaip šalutinį produktą išskiria vandenį.
Voltmetro skalės praplėtimas
Voltmetro matavimo ribos plečiamos nuosekliai jungiant priešvaržį – didelės varžos rezistorių. Įtampa pasiskirsto tarp voltmetro ir priešvaržio.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com