Явление сверхпроводимости

Это явление заключается в том, что некоторые металлы при температуре близкой к абсолютному нулю(-273,16 °С) скачком уменьшают до нуля своё электрическое сопротивление. Эти металлы становятся идеальными проводниками, которые могут пропускать ток без работы источника, при этом закон сохранения энергии соблюдается т.к. на охлаждение проводника энергия расходуется. Это явление имеет очень большие перспективы для практического использования в энергетике и аппаратуре связи. Металлы для сверхпроводимости - алюминий, цинк, олово, свинец и др. металлы и сплавы.

Электродвижущая сила Э.Д.С.

Чтобы в электрической цепи протекал ток, необходимо иметь разность потенциалов на зажимах цепи. Эту разность потенциалов создают сторонние силы. При этом в каждом источнике действуют свои сторонние силы, которые и производят принудительное разделение зарядов на зажимах цепи. Сторонние силы это не электрические силы вызывающие разность потенциалов на зажимах источника, при этом энергия какого-то вида превращается в электрическую энергию.

Примеры сторонних сил:

1. Химическая реакция в гальванических элементах и аккумуляторах.

2. Механические силы в электрогенераторе.

3. Нагрев места спая двух разнородных металлов в термогенераторе.

4. Фотоэффект в фотоэлементах.

5. Другие источники сторонних сил.

Если к источнику электрической энергии подключить нагрузку, например резистор, то в цепи будет протекать ток. При этом в источнике под действием сторонних сил ток течёт от отрицательного зажима к положительному зажиму, а во внешней цепи от положительного зажима к отрицательному.

Электродвижущей силой (ЭДС) называется величина, характеризующая свойство сторонних сил вызывать электрический ток.

ЭДС численно, равна работе, которую совершает источник по перемещению единичного положительного заряда по всей замкнутой цепи:

Где, Е - ЭДС источника в вольтах, А-работа в джоулях, Q- заряд в кулонах.

1В= 1Дж/1К Источник эл. энергии создаёт ЭДС 1 вольт, если при перемещении по всей замкнутой цепи заряда в 1 Кулон совершается работа равная одному джоулю.

В радиотехнике применяют также милливольт и микровольт, а в энергетике применяют киловольт.

1 вольт = 1000 милливольт = 1000000 микровольт

1В=10³ мВ = 10⁶ мкВ; 1 мВ = 10³ мкВ = 10^-3 В;

1 кВ =10³ В;

Чтобы измерить ЭДС источника необходимо вольтметр подключить на зажимы источника, отключив нагрузку. Отличие ЭДС и напряжения состоит в том, что падение напряжения мы можем измерить на любом участке цепи, а величину ЭДС можно измерить только на источнике, без нагрузки, т. е. при разомкнутом ключе.

Часто источники включают в батарею. При последовательном включении источников в батарею ЭДС батареи равна сумме величин ЭДС при согласованном включении (рис.1), и разности величин ЭДС при несогласованном включении (рис.2).

Рис.1 Рис.2

Три одинаковых источника по 24 вольта каждый соединены в батарею, на рис.1 все источники включены согласованно, при этом ЭДС батареи Е = 24+24+24 = 72 В;

на рис.2 источник Е₂ включен встречно, ЭДС батареи Е = 24–24+24 = 24 В, т.о. батарея из трёх источников выдаст то же напряжение, что и один источник, а если учитывать падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника, то энергетические показатели батареи на рис.2 будут даже хуже, чем у одного источника. Если, например в батарее на оис.2 один источник (Е₁) отключить, то ЭДС батареи Е = 0 и при подключении нагрузки тока не будет.

При этом те источники направление ЭДС которых совпадает с направлением тока работают в режиме генератора, т.е. вырабатывают ток (на рис.1 все источники, на рис.2 источники Е₁ и +Е₃), а те источники направление ЭДС которых не совпадает с направлением тока работают в режиме потребителя т.е. ток (энергию) потребляют.( на рис.2 источник Е₂).