Чтобы лучше понять, что такое электрическая энергия, вы сделаете то, что в большинстве книг рекомендуется не делать. Вы закоротите батарейку. Закоротить это значит непосредственно, накоротко, соединить два вывода источника напряжения.
Короткие замыкания
Короткие замыкания могут быть очень опасными! Не следует замыкать накоротко контакты сетевой розетки в вашем доме! Это приведет к громкому хлопку, яркой вспышке, а провод или инструмент, который вы использовали бы для этой цели, будут расплавлены и разлетающиеся частицы расплавленного металла могут стать причиной ожога или повреждения глаз.
Если вы закоротили автомобильный аккумулятор, то сила тока будет настолько большой, что батарея может даже взорваться, выплеснув на вас кислоту (Figure. 1).
Литиевые батарейки тоже опасны в этом смысле. Никогда не следует закорачивать литиевую батарейку! Это может привести к возникновению пожара и обжечь вас.
Для этого эксперимента следует использовать только щелочную батарейку, причем только одну и типа АА (Figure. 2). Вам следует надеть защитные очки на тот случай, если у вас окажется неисправная батарейка.
Вам понадобятся:
- батарейка типа АА напряжением 1,5 В;
- держатель для одной батарейки;
- предохранитель на 3 А;
- защитные очки (для этой цели подойдут обычные очки или солнечные);
- зажимы типа «крокодил».
Procédure
Возьмите щелочную батарейку.
Обращаю внимание, что в эксперименте не следует использовать какой-либо аккумулятор!
Вставьте батарейку в держатель для одной батарейки с двумя тонкими изолированными проводами, отходящими от него, как это показано на Figure. 2. В данном случае не следует применять держатель какого- либо другого типа.
Используя зажим типа «крокодил», соедините очищенные от изоляции концы проводов так, как показано на Figure. 2. При этом не возникнет искры, поскольку вы используете только низковольтную батарейку с напряжением 1,5 В. Подождите одну минуту, и вы обнаружите, что провода разогрелись. Подождите еще минуту, и батарейка тоже станет горячей.
Тепло создается за счет электрического тока, проходящего по проводам и через электролит (проводящую жидкость) внутри батарейки. Если вы когда-либо пользовались ручным насосом для накачивания воздуха в шины велосипеда, то вы должны знать, что насос при этом разогревается. Электричество во многом ведет себя аналогичным образом. Вы можете представить электрический ток в виде совокупности частиц (электронов), которые делают провод горячим в процессе того, как они «проталкиваются» через провод. Эта аналогия неидеальна, но она достаточно точно соответствует нашим задачам.
Химические реакции внутри батарейки создают некоторое «электрическое давление». Разумеется, правильным наименованием для этого давления будет слово tension , которое измеряется в вольтах в честь Алессандро Вольта , одного из первооткрывателей электричества.
Вернемся к «водяной» аналогии. Высота уровня воды в баке пропорциональна давлению воды, и ее можно сравнить с электрическим напряжением (Figure 3).
Но вольты это всего лишь половина истории. Когда поток электронов проходит через провод, то его называют pendant и меряют в амперах — это название введено в честь еще одного первооткрывателя электричества Андре-Мари Ампера . Этот поток обычно называют силой тока . Это тот самый ток (поток зарядов в единицу времени, выраженный в амперах), который приводит к тому, что происходит выделение тепла.
|
Почему ваш язык не разогревается? |
Когда вы языком касались контактов 9-вольтовой батарейки, то чувствовали некоторое покалывание, но ощутимого тепла не возникало. Когда вы закоротили батарейку, то происходит выделение какого-то количества тепла даже при использовании пониженного напряжения. Как вы можете это объяснить?Электрическое сопротивление вашего языка достаточно высоко, что уменьшает поток электронов. Сопротивление провода, напротив, очень низкое, поэтому, как только провода подключаются к выводам батарейки, ток, проходящий по ним, будет существенно больше, что и приводит к выделению тепла. Если все остальные факторы остаются постоянными:
тока.
электричества (заряду), который перетек. Далее приведены некоторые основные положения:
|
Если вам хочется знать точное значение электрического тока между выводами батарейки, когда вы закорачиваете ее, то это отосится к числу вопросов, на которые дать ответ достаточно трудно. Если же вы для измерения попытаетесь использовать мультиметр, то вы будете нести ответственность за перегорание предохранителя внутри этого прибора. Но при этом вы можете использовать имеющийся у вас автомобильный предохранитель на 3 А, который не жалко и сжечь, поскольку он достаточно дешевый.
Однако сначала надо тщательно проверить предохранитель, используя хотя бы увеличительное стекло, если конечно оно у вас есть. При этом вы должны увидеть тонкую S-образную проволоку в прозрачном окошке в центре предохранителя. Эта буква «S» является тонкой металлической проволокой, которая может легко расплавиться при токе, превышающем номинальное значение предохранителя.
Извлеките из держателя батарейку, которую вы немногим ранее закорачивали. Она теперь не пригодна ни для чего, и должна быть утилизирована, если это возможно. Установите свежую батарейку в держатель и подсоедините предохранитель так, как это показано на Figure 4, а затем понаблюдайте за ним. Вы должны в центре предохранителя заметить перегорание проволочки в форме буквы «S», где металл будет расплавлен почти мгновенно. На рис. 5 показан предохранитель до его подключения, а на рис. 6 — перегоревший.
Это объясняет то, каким образом работает предохранитель: он расплавятся, чтобы защитить остальную цепь. Этот небольшой разрыв в центре предохранителя прекращает протекание электрического тока.
|
Базовые сведения |
Изобретатель батарейки Алессандро Вольта родился в Италии в 1745 году задолго до того, как наука стала делиться на различные отрасли. После изучения химии (он открыл метан в 1776 году) он стал профессором физики и стал интересоваться так называемым гальваническим откликом, который заключался в том, что нога лягушки начинала дергаться под воздействием удара статического электричества.Используя стакан для вина, заполненный соленой водой, Вольта продемонстрировал, что химическая реакция между двумя электродами, один из которых был сделан из меди, а другой из цинка, будет приводить к возникновению постоянного электрического тока. В 1800 году он улучшил свою конструкцию, выполнив ее в виде пластин из меди и цинка, разделенных картоном, смоченным в соленой воде. Эта «вольтова стопка» стала первой электрической батареей. |
|
Фундаментальные сведения |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Основные сведения о вольтах Электрическое напряжение измеряется в вольтах. Вольт является международной единицей измерения (входит в систему СИ). Один милливольт это 1/1000 вольта (табл. 1).Таблица 1.
Основные сведения об амперах Мы измеряем электрический ток в амперах. Ампер — это международная единица, которая очень часто имеет такое международное обозначение, как «A». Один миллиампер это 1/1000 ампера (табл. 2). Таблица 2.
|
|
Фундаментальные сведения |
| Постоянный и переменный ток
Электрический ток, который вы получаете с помощью батарейки, называется постоянным током и в английской литературе обозначается, как DC (direct current ). Как и поток воды из крана постоянный ток это поток электрических зарядов, который движется в одном направлении. Ток, который имеется в проводе под напряжением, подключенном к сетевой розетке в вашем доме, существенно отличается. Он меняет свое направление от положительного полюса к отрицательному около 50 раз в секунду (в Великобритании и в некоторых других странах эта величина составляет 60 раз в секунду). Этот ток известен, как переменный ток и обозначается в английской литературе, как AC (alternating current ), и больше похож на пульсирующий поток воды. Переменный ток очень важен при осуществлении некоторых задач, например при передаче электрического напряжения на большие расстояния. Переменный ток также используется при подключении большинства электродвигателей и различного домашнего оборудования. |
В большей части уроков начинающим радиолюбителям я собираюсь рассказать о постоянном напряжении по двум причинам: во- первых, большинство простейших электронных схем в качестве источников напряжения используют источники постоянного тока, а, во-вторых, его поведение гораздо легче понять.
|
Базовые сведения |
| Отец электромагнетизма
Он также построил первый прибор для измерения слабого электрического тока (сейчас этот прибор известен, как гальванометр) и открыл такой элемент, как фтор. |
Наведение порядка и повторное использование компонентов
Первая батарейка типа AA, которая была закорочена и приведена в неисправное состояние до такой степени, что ее невозможно отремонтировать. Вы должны ее утилизировать. Выбрасывать батарейку в мусорное ведро не представляется разумным решением, поскольку в батарейке содержатся тяжелые металлы, которые будут пагубно влиять на экосистему. Возможно, в вашей области или городе осуществляется утилизация батареек в соответствии с локально действующей схемой. (Например, в некоторых странах существует закон, требующий утилизации почти всех батареек). Вы можете изучить ваши местные законы для получения более подробной информации.
Перегоревший предохранитель не может быть использован повторно, поэтому его следует выбросить. Вторая батарейка, которая была защищена предохранителем, должна находиться в исправном состоянии. Кроме этой батарейки повторно можно использовать и держатель для нее.