Зарядное устройство предназначено для зарядки никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металгидридных (NiMH) аккумуляторов типоразмера АА и ААА.Оно не пртендует на оригинальность или новизну. Схема зарядного устройства отличается простотой и надежностью. За время эксплуатации более 10 лет отказов в работе не было. В схеме нет каких-либо регулирующих элементов, зарядный ток устанавливается автоматически. Зарядное устройство позволяет заряжать, как один аккумулятор, так и батарею из нескольких аккумуляторов. При этом зарядный ток изменяется незначительно.

Особенность схемы является гальваническая связь с электрической сетью 220 В, что требует соблюдения мер электробезопасности. В качестве диодов D1 - D7 используются диоды КД 105 или им подобные. Светодиод D8 - АЛ307 или ему подобный, желаемого цвета свечения. Диоды D1 - D4 могут быть заменены на диодную сборку КЦ405А.Резистором R3 можно подобрать необходимую яркость свечения светодиода.

Конденсатор С1 задает необходимый зарядный ток. Емкость конденсатора рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

В = (220 - Uедс) / J

где: C1 в мкФ; Uедс - напряжение на аккумуляторной батареи в В; J - необходимый зарядный ток в А.

Пример - необходимо расчитать емкость конденсатора для зарядки батареи из 8 никель-кадмиевых аккумуляторов емкостью 700 mAh. Зарядный ток (J) будет составлять 0.1 емкости аккумулятора - 0.07 А. Uедс 1.2 х 8 =9.6 В.Следовательно В = (220 - 9.6) / 0.07 = 3005.7.Далее А = 3005.7 - 200 = 2805.7.Емкость конденсатора составит С1 = 3128 / 2805.7 = 1.115 мкФ. Принимается ближайший по номиналу - 1мкФ. Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 400 В.Конденсатор должен быть только бумажный, использование электролитических конденсаторов не допускается. Рассеиваемая мощность резистора R2 определяется величиной зарядного тока. Для зарядного тока 0.07 А она будет 0.98 Вт (P= JxJxR). Выбирается резистор с рассеиваемой мощность 2 Вт. Конденсатор может быть составлен из нескольких конденсаторов по параллельной, последовательной или смешанной схемам. Зарядное устройство не боится коротких замыканий. После сборки зарядного устройства можно проверить заряный ток, подключив вместо аккумуляторной батарей амперметр. Перед включением зарядного устройства в электрическую сеть необходими подключит к нему аккумуляторню батарею. Если аккумуляторная батарея подключена с нарушением полярности, то будет светиться светодиод D8 (до подключения зарядного устройства к электрической сети). При правильном подключении аккумуляторной батареи и подключении заряного устройства к электрической сети светодиод сигнализирует о прохождении зарядного тока через аккумуляторную батарею.

В процессе эксплуатации аккумулятор приходит в неисправность, причиной чего служит разрядка батареи. Для восстановления емкости АКБ применяются зарядные устройства, которые должны быть в арсенале каждого автолюбителя, равно как и провода для прикуривания. Широкий диапазон таких устройств предлагает магазин автозапчастей Карвильшоп, на сайте которого можно ознакомится как с характеристиками конкретных устройств, так и с актуальными ценами. Чтобы подобрать наиболее подходящую модель зарядки, необходимо знать особенности и характеристики всех видов, представленных на современном рынке.

Виды АКБ.

Распространенными принято считать свинцовые (кислотные) АКБ для легковых авто. Подобные источники тока нуждаются в систематической и регулярной подзарядке. Гораздо реже можно встретить батареи щелочного типа, в их основу заложены никель-кадмиевые (Ni-Cd), литий-ионные (Li-On) или никель-металлические (Ni-Mh) пластины.

В основном зарядники функционируют по единому принципу. Их основное назначение – снижение напряжения сети в 220 В до показателя в 12 В.

Типы зарядных устройств для АКБ.

Принято разделять два основных типа описываемых приборов:

1. Зарядно-пусковые, зарядные агрегаты, которые восстанавливают емкость аккумуляторов. Посредством длинных проводов они присоединяются к батарее, могут использоваться прямо в автомобиле.
2. Зарядки, функционирующие поэтапно. Изначально происходит восстановление емкости, как в описанном выше примере. Далее производится запуск двигателя, при этом АКБ полностью разряжена.

Сегодня рынок предлагает всевозможные модификации устройств, которые предназначены для зарядки аккумуляторов. При выборе оптимальной модели специалисты рекомендуют учитывать квалификацию и опыт водителя.

Для начинающих в автомобильном деле лучше подбирать автоматические зарядки, цикл работы которых регулируется автоматически. Такие агрегаты самостоятельно отключаются, когда батарея полностью восстанавливается.

Если говорить о пятиэтапном зарядном устройстве, оно производит следующие манипуляции. Происходит зарядка до 80%, после чего осуществляется полный дозаряд до 100% при помощи понижающего тока. Впоследствии уровень зарядки поддерживается в рамках 95-100%, выполняется диагностика, а импульсный режим предотвращает сульфатацию АКБ.

Восьмиэтапные устройства обладают еще большим функционалом. Наблюдается зарядка батареи до показателя в 80%, до полного дозаряда используется уменьшающий ток. Производится проверка батареи на способность удерживать заданный заряд, диагностируется ее работоспособность, устраняется сульфатация. Профилактическая зарядка при показателях в 95-100%, предотвращение расслоения электролита, когда батарея максимально заряжена.

Существуют стационарные преобразователи многофункционального типа. Они предназначены для зарядки АКБ всех типов.

В мире существует великое множество зарядных устройств (ЗУ), вот только найти нужное в нашей стране не всегда удается.

Для редких моделей их вообще нет, даже самых простеньких, а для распространенных есть только ЗУ, аналогичные тем, что входят в комплект поставки мобильных телефонов, и автомобильные. Связано это в первую очередь с низким спросом на аксессуары подобного рода. В большинстве случаев потребители считают, что могут вполне обойтись зарядкой, входящей в комплект поставки телефона, и, надо сказать, они правы почти на все 100%. Конечно, «если звезды зажигают, значит, это кому-нибудь нужно». И если зарядки выпускаются (надо сказать – на любой вкус и достаток), значит, это тоже кому-нибудь нужно. Наша задача – рассказать вам о том, какие бывают ЗУ и какие функции они выполняют, а также о том, на что стоит обратить внимание при покупке ЗУ. Зарядные устройства отличаются друг от друга способом зарядки батареи, наличием функции разряда и всевозможными видами индикации. В ЗУ, которые входят в комплект поставки мобильного телефона, как правило, индикатором заряда является сам телефон, точнее, его экран, на котором высвечивается уровень заряда батареи. Такие ЗУ функцией разряда не обладают (в отличие, скажем, от настольных зарядок). Какие еще типы ЗУ существуют в природе?
1.Для разных типов аккумуляторов выпускаются разные ЗУ. Так, существуют зарядки для аккумуляторов на основе никеля (никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлгидридные (NiMH)), для литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов и комбинированные.
2.В зависимости от конструкции ЗУ могут быть встроены в телефон или в выносной блок питания (предназначены для заряда аккумуляторов непосредственно в телефоне); они могут быть настольными (обеспечивают как заряд, так и разряд) или ручными (компания Motorola выпустила ЗУ под названием Motorola FreeCharge, которое работает на ручной подзарядке).
3.ЗУ, как уже говорилось выше, могут различаться по способу заряда: есть устройства, осуществляющие заряд постоянным током, и устройства с импульсным способом заряда.
4.По времени заряда различаются «быстрые» и «медленные» ЗУ.
5.По типу входного напряжения питания различаются ЗУ, подключаемые к сети напряжения переменного тока, и ЗУ, подключаемые к бортовой сети автомобиля (обеспечивают питание телефона от сети с напряжением 12 или 24 В от автомобильного прикуривателя и заряжают запасную батарею).
6.В зависимости от выполняемых функций различаются также бытовые и профессиональные ЗУ.

Наиболее широкое распространение получили зарядки, входящие в комплект поставки мобильного телефона. Эти устройства доставляют пользователям минимум беспокойства и рассчитаны на работу с NiCd-, NiMH- и Li-Ion-батареями. Такие ЗУ одинаково эффективно будут заряжать все указанные типы батарей, но у них, как мы упоминали выше, есть один недостаток: дело в том, что аккумуляторы на основе никеля необходимо периодически разряжать, дабы снизить «эффект памяти» (возникает из-за того, что напряжение, при котором происходит отключение телефона, превышает напряжение, до которого необходимо разрядить батарею, чтобы предотвратить уменьшение емкости, возникающее в процессе эксплуатации). Для таких аккумуляторов рекомендуется использовать настольное ЗУ с функцией разряда. (Внимание: после окончания заряда никелевые батареи не следует надолго оставлять в ЗУ, так как ЗУ продолжает их заряжать, но только значительно меньшим током. Длительное нахождение таких батарей в ЗУ приводит к чрезмерному заряду и ухудшению их параметров.)

Автомобильные ЗУ созданы для тех, кто проводит большую часть жизни за рулем. Самое простое из них выполнено в виде шнура, соединяющего сотовый телефон с гнездом автомобильного прикуривателя. Это очень просто и очень удобно, но не следует злоупотреблять таким способом заряда, особенно во время поездок по городу, так как частые остановки и, соответственно, многократный пуск двигателя могут существенно подсократить срок жизни батареи.

При эксплуатации ЗУ важно правильно определять время окончания заряда. «Медленные» ЗУ (используются для NiCd- и NiMH-аккумуляторов; ток заряда составляет 10% от номинальной емкости аккумулятора (номинальная электрическая емкость – то количество энергии, которым батарея теоретически (в идеале) должна обладать в заряженном состоянии), время заряда – 10 – 12 часов) обычно не особо чувствительны к небольшим нарушениям времени заряда: если аккумулятор при малом зарядном токе побудет в ЗУ, предположим, на 1 – 2 часа дольше положенного времени, это не приведет к критическим последствиям.

Иное дело – «ускоренные» ЗУ. Дело в том, что для аккумуляторной батареи опасно получать излишний заряд на большом токе и, соответственно, перегреваться. «Ускоренные» ЗУ заряжают батарею током равным 33 – 100% от ее номинальной емкости. Время заряда составляет 1 – 3 часа.

О завершении процесса заряда в некоторых дешевых зарядках можно узнать, ориентируясь на достижение конкретного значения напряжения на аккумуляторной батарее. Трудности с правильной оценкой степени заряда батареи объясняются тем, что напряжение может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды и скорости заряда.

Существуют ЗУ, в которых время заряда отсчитывается с помощью специального таймера: по истечении определенного времени ток на аккумулятор перестает подаваться. Проблема в том, что если после заряда снова установить батарею в такое ЗУ (например, по ошибке), оно снова «добросовестно», в строго отсчитанное таймером время, отдаст батарее еще одну порцию зарядного тока, в результате чего «жизнь» аккумуляторной батареи сократится.

Сложные ЗУ оснащены микроконтроллером, который позволяет более точно отследить окончание заряда батареи и еще несколько параметров: напряжение батареи, ток, температуру и другие переменные значения. В еще более сложных ЗУ имеется датчик внешней температуры (она очень сильно влияет на процесс зарядки).

Импульсный заряд, который применяется в кондиционирующих ЗУ и анализаторах аккумуляторных батарей, наиболее подходит для NiCd- и NiMH-батарей. Суть этого способа заключается в том, что аккумулятор в течение определенных периодов времени получает заряд и разряд короткими импульсами. Разрядные импульсы тока призваны минимизировать формирование нежелательных кристаллов на пластине NiCd- и NiMH-аккумуляторов, что в свою очередь минимизирует «эффект памяти» и увеличивает срок службы аккумулятора. Однако аккумуляторы с большим «эффектом памяти» один только импульсный заряд не спасет – для того чтобы разрушить более стойкие кристаллические образования, им необходим глубокий разряд (восстановление) по специальному алгоритму. Обычные ЗУ, даже с функцией разряда, на это не способны.

Исследования, проводимые в лаборатории сервисного центра «Квазар-Микро-Радио», показали, что периодическое (не реже одного раза в квартал) восстановление аккумуляторов в анализаторе, использующем импульсный заряд, в среднем на 20% увеличивает срок жизни NiCd-аккумуляторов, и на 8% – NiMH, находившихся в эксплуатации не более года.

Итак, если вы желаете своему аккумулятору долгих лет жизни, приобретайте настольные зарядные устройства. Но учтите, что далеко не все устройства подобного типа способны эффективно заряжать Li-Ion-батареи. Так, например, компания Motorola четко оговаривает в своих инструкциях, что для заряда Li-Ion-батарей следует использовать только ЗУ с логотипом «EP» (Expert Performance). Кроме того, каждое ЗУ рассчитано на заряд батарей определенной емкости. Так, «медленное» ЗУ, рассчитанное на заряд батарей небольшой емкости, может не полностью зарядить батарею большой емкости, даже если будет увеличено время заряда. И наоборот: «быстрое» ЗУ (с большим током заряда) может чрезмерно зарядить батарею с небольшой емкостью.

И еще: при покупке зарядного устройства обязательно обратите внимание на правила его эксплуатации (назначение, функции, особенности и ограничения использования), и тогда ваш мобильник не будет в самый не подходящий момент требовать подзарядить аккумулятор.

Ну и в качестве постскриптума – информация к размышлению (а стоит ли игра свеч?):

1. Любой телефон «морально» устаревает за 1 – 3 года.
2.Даже при самом плохом обращении аккумулятор способен проработать год-полтора.
3.Стоимость нового аккумулятора в большинстве случаев сопоставима или даже ниже стоимости навороченной зарядки.
4.Новый сотовый телефон может не подходить к ЗУ, купленному ранее.

Зарядное устройство – это специальное приспособление, которое предназначено для заряда аккумулятора электроэнергией от внешних источников. В большинстве случаев они используют энергию от сети переменного тока. Подобные устройства могут использоваться для подзарядки планшетов, телефонов, ноутбуков, зубных щеток, автомобилей и других агрегатов, где требуется подзарядка аккумулятора.

Часто устройства для зарядки аккумуляторов идут в комплекте с приобретенным оборудованием, к примеру, это зарядка для сотового телефона. Но в некоторых случаях подобное устройство необходимо приобретать самостоятельно. В продаже сегодня имеется большое количество устройств, которые позволяют произвести подзарядку аккумулятора. Но для правильного выбора требуется знать, как верно оценить подбираемое изделие, на что, прежде всего, следует обратить внимание.

Виды

Зарядное устройствопо способу своего применения может быть:

• Внешним.
• Встроенным.

Устройства могут классифицироваться по способу зарядки батареи, виду индикации, исполнению, присутствию функции разряда и других. К примеру, в устройствах для сотовых телефонов индикатором выступает экран мобильного, где высвечивается уровень зарядки батареи.

Зарядки также могут быть:

• Аккумуляторными – работа ведется по схеме накопления заряда и дальнейшей ее отдачи аккумуляторному устройству.

• Сетевыми – питание ведется от электрической сети, после чего идет преобразование напряжения в требуемое для конкретного агрегата.

• Автомобильные – они действуют от прикуривателя, расположенного в машине. Источником питания здесь выступает бортовая сеть.

• Универсальными – это провод, который имеет разъем, чтобы подключить смартфон, а также USB-разъем для зарядки от персонального компьютера.

• Беспроводными – телефон не взаимодействует прямо с током. Устройство представляет специальную платформу. В основе работы данного аксессуара лежит принцип индукционной катушки.

Для разных видов аккумуляторов производятся различные устройства зарядки, к примеру, для NiCd, NiMH, Li-Ion или даже комбинированных аккумуляторов.

По способу заряда устройства могут быть заряжающие постоянным или импульсным током. В зависимости от требуемых функций устройства могут быть профессиональными или бытовыми. По времени зарядки устройства могут быть медленными или быстрыми.

Устройство

Зарядное устройствов большинстве случаев включает следующие элементы:

• Преобразователь напряжения . Это может быть импульсный блок питания или трансформатор.
• Стабилизатор напряжения . Он поддерживает напряжение постоянного значения, вне зависимости от его колебаний, происходящих во входной цепи.
• Выпрямитель . Этот элемент преобразует электрический ток переменного значения в постоянный, то есть тот, который необходим для зарядки аккумулятора конкретного устройства. Каждый вид аккумулятора требует входящего напряжения определенной величины.
• Устройство, контролирующее процесс зарядки или силу электрического тока .
• Светодиодный индикатор .

Зарядное устройство может иметь и иные элементы, к примеру, аккумулятор во внешних агрегатах и другие приспособления. Промышленные устройства дополнительно имеют блоки с электронной аппаратурой, которые контролируют процесс зарядки. Такие устройства используются для одновременной зарядки 3-5 аккумуляторных батарей. Определенные модели могут заряжать одновременно импульсными токами и выполнять длительную зарядку.

Сложные устройства оснащаются микроконтроллерами, позволяющие максимально точно отслеживать целый ряд параметров: температуру, напряжение батареи, заряд и иные показатели. В более продвинутых устройствах даже присутствует датчик наружной температуры, ведь она существенно влияет на процесс зарядки.

Принцип действия

Все устройства, которые используются для подзарядки аккумуляторов, почти всегда действуют по единому принципу. При подключении к электрической сети, на зарядное устройство поступает напряжение 220 В. Элементы девайса корректируют силу и напряжение тока до тех показателей, которые необходимы для зарядки конкретного аккумулятора. К тому же каждый тип аккумуляторной батареи требует своего способа и порядка подзарядки.

Для автомобильных кислотно-свинцовых аккумуляторов рекомендуется подзарядка до момента их полной разрядки. Щелочные батареи следует разряжать полностью, ведь у них имеется эффект памяти. Но в то же время оба вида батарей следует подзаряжать до максимального значения. Поэтому в последнее время выпускаются лишь автоматические устройства для машин, которые не требуют вмешательства человека. Их нужно только подключить к сети и установить зажимы на клеммы батареи.

Автоматическое зарядное устройство управляет всем:

Контролирует уровень заряда, цикл, а также саму процедуру. После зарядки в сто процентов агрегат сам выключается. Если устройство не отсоединить, то оно будет постоянно вести контроль состояния батареи. При падении заряда датчики видят это, вследствие чего батарея начинает вновь заряжаться. В результате уровень зарядки будет находиться на 100 процентном уровне.

Существуют системы беспроводной зарядки, в которых применяется принцип электромагнитной индукции. Это значит, что зарядка происходит на определенном расстоянии благодаря появлению электрического тока в замыкающем контуре при смене магнитного напряжения, который пронизывает данный контур. Система включает первую и вторую катушку. В результате образуется система с индуктивной связью.
Ток переменного значения, который идет в обмотке первичной катушки, образует магнитное поле, образуя индукционное напряжение во второй катушке. Именно это напряжение применяется для зарядки батареи. Но данный принцип действует лишь на некотором небольшом расстоянии. При удалении телефона или иного устройства основная часть магнитного поля рассеивается, в результате вторичная катушка его не получает.

Также бывает и ручное зарядное устройство, которое часто применяется для зарядки сотового телефона где-нибудь в глуши, где нет электрической сети, к примеру, в тайге. Однако принцип работы их совершенной иной, они действуют по принципу ветряных турбин. Главным элементом подобных приспособлений является рукоятка для вращения. Функция данной рукоятки сопоставима функции, которую выполняет винт ветряной турбины.

При кручении рукоятки вращение передается стержню. В результате кинетическая энергия, которая создается человеком, направляется в генератор заряжающего устройства. Именно последний элемент выдает электрический ток с небольшим напряжением порядка 6 вольт. Этого напряжения вполне хватает, чтобы несколько зарядить севшую батарею, сделать необходимый звонок или отправить сообщение.

Применение

Зарядное устройствоприменяется для зарядки аккумуляторных батарей устройств и оборудования:

• Сотовые телефоны и смартфоны.
• Планшеты.
• Ноутбуки.
• Зубные щетки.
• Переносные , и многие другие электрические инструменты с аккумулятором.
• Электрокары.
• Переносные пылесосы, фены.
• Автомобили, мотоциклы и иное оборудование.

Как выбрать

Видов зарядок аккумуляторных батарей продается огромное количество. Это отечественные и зарубежные модели. Поэтому порой бывает затруднительно определиться с выбором.

• Если Вам требуется устройство для зарядки автомобиля время от времени, то присмотритесь к простому, но надежному девайсу без лишних функций. К примеру, подобная зарядка может пригодиться для зарядки аккумулятора вследствие его простоя во время холодов или поездки в зарубежные страны во время отпуска.
• Для новичков лучше всего выбирать автоматические устройства, где не нужно производить настройку. Для опытных владельцев автомобилей рекомендуются многофункциональные либо пуско-зарядные устройства. Количество опций ограничивается лишь финансовыми средствами.
• Необходимо приобретать лишь то устройство для зарядки, которое предназначено для конкретной электрохимической системы. Следует знать, что большая часть устройств используется лишь для конкретного вида оборудования. К примеру, разъем телефона может не подходить или устройство вырабатывает ток определенного напряжения. Тогда как для определенного девайса требуется совершенно иное напряжение. Не стоит заряжать аккумулятор в случае несоответствия напряжения.
• Применение устройства для зарядки более высокой мощности позволяет сократить время заряжания, однако могут иметься ограничения у самой батареи. Быстрая зарядка при отсутствии подобной функции у агрегата может снизить срок работы аккумулятора или даже вывести его из строя.
• Также следует обратить внимание на форму, дизайн, конструкцию и размеры устройства для зарядки. Выбор здесь в данном случае зависит от покупателя.
• При выборе беспроводного устройства нужно обратить внимание на производителя техники. Не каждый бренд производит девайсы с аккумуляторами, которые подходят для беспроводной зарядки. Также существуют свои стандарты питания «PMA» и «Qi». Здесь также могут быть ограничения. Не вся техника может поддерживать эти два стандарта.
• При подборе беспроводного устройства также следует обратить внимание на мощность, функциональность, время работы и безопасность.

Когда говорят об использовании электрической энергии в быту, на производстве или транспорте, то имеют в виду работу электрического тока. Электрический ток подводят к потребителю от электростанции по проводам. Поэтому, когда в домах неожиданно гаснут электрические лампы или прекращается движение электропоездов, троллейбусов, говорят, что в проводах исчез ток.

Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам времени?

Слово «ток» означает движение или течение чего-то.

Что может перемещаться в проводах, соединяющих электростанцию с потребителями электрической энергии?

Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, движением которых объясняются различные электрические явления (см. § 30). Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическими зарядами могут обладать и более крупные частицы вещества - ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные заряженные частицы.

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нём электрическое поле. Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в проводнике, придут в движение в направлении действия на них электрических сил. Возникнет электрический ток.

Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо всё это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создаётся и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока .

Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделённые частицы накапливаются на полюсах источника тока. Так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой - отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то под действием электрического поля свободные заряженные частицы в проводнике начнут двигаться в определённом направлении, возникнет электрический ток.

Рис. 44. Электрофорная машина

Рис. 45. Превращение внутренней энергии в электрическую

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую. Так, например, в электрофорной машине (рис. 44) в электрическую энергию превращается механическая энергия. Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток (рис. 45). Такой источник тока называется термоэлементом . В нём внутренняя энергия нагревателя превращается в электрическую энергию. При освещении некоторых веществ, например селена, оксида меди (I), кремния, наблюдается потеря отрицательного электрического заряда (рис. 46). Это явление называется фотоэффектом . На нём основано устройство и действие фотоэлементов . Термоэлементы и фотоэлементы изучают в курсе физики старших классов.

Рис. 46. Превращение энергии излучения в электрическую

Рассмотрим более подробно устройство и работу двух источников тока - гальванического элемента и аккумулятора , которые будем использовать в опытах по электричеству.

В гальваническом элементе (рис. 47, а) происходят химические реакции, и внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую. Изображённый на рисунке 47, б элемент состоит из цинкового сосуда (корпуса) Ц. В корпус вставлен угольный стержень У, у которого имеется металлическая крышка М. Стержень помещён в смесь оксида марганца (IV) Мn0 2 и размельчённого углерода С. Пространство между цинковым корпусом и смесью оксида марганца с углеродом заполнено желеобразным раствором соли (хлорида аммония NH 4 CI) P.

Рис. 47. Гальванический элемент (батарейка)

В ходе химической реакции цинка Zn с хлоридом аммония NH4CI цинковый сосуд становится отрицательно заряженным.

Оксид марганца несёт положительный заряд, а вставленный в него угольный стержень используется для передачи положительного заряда.

Между заряженными угольным стержнем и цинковым сосудом, которые называются электродами , возникает электрическое поле. Если угольный стержень и цинковый сосуд соединить проводником, то по всей длине под действием электрического поля свободные электроны придут в упорядоченное движение. Возникнет электрический ток.

Гальванические элементы - самые распространённые в мире источники постоянного тока. Их достоинством является удобство и безопасность в использовании.

В быту часто применяют батарейки, которые можно подзаряжать многократно, - аккумуляторы (от лат. аккумуляторе - накоплять). Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин (электродов), помещённых в раствор серной кислоты.

Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо зарядить. Для зарядки через аккумулятор пропускают постоянный ток от какого-нибудь источника. В процессе зарядки в результате химических реакций один электрод становится положительно заряженным, а другой - отрицательно. Когда аккумулятор зарядится, его можно использовать как самостоятельный источник тока. Полюсы аккумуляторов обозначены знаками « + » и « - ». При зарядке положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом источника тока, отрицательный - с отрицательным полюсом.

Кроме свинцовых, или кислотных, аккумуляторов широко применяют железоникелевые, или щелочные, аккумуляторы. В них используется раствор щёлочи и пластины - одна из спрессованного железного порошка, вторая - из пероксида никеля. На рисунке 48 изображён современный аккумулятор.

Рис. 48. Аккумулятор

Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное применение. Они служат для питания сети освещения железнодорожных вагонов, автомобилей, для запуска автомобильного двигателя. Батареи аккумуляторов питают электроэнергией подводную лодку под водой. Радиопередатчики и научная аппаратура на искусственных спутниках Земли также получают электропитание от аккумуляторов, установленных на спутнике.

а - мобильного телефона; б - ноутбука

На электростанциях электрический ток получают с помощью генераторов (от лат. генератор - создатель, производитель). Этот электрический ток используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве.

Вопросы

1. Что такое электрический ток?
2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
4. Как устроен сухой гальванический элемент?
5. Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
6. Как устроен аккумулятор?
7. Где применяются аккумуляторы?

Задание

1. С помощью Интернета найдите, какие существуют типы зарядных устройств и выделите их особенности.
2. Подготовьте презентацию о применении аккумуляторов.