Тема 6.3 Стабилизаторы напряжения и тока

Литература:

1. Жаворонков М.А., Кузин А.В. Электротехника и электроника. Москва,

АСАДЕМ!А, 2005.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. Москва, Высшая школа, 2003

3. Петленко Б.И. Электротехника и электроника. Москва,

АСАДЕМ!А, 2004.

4. Шихин А.Я. Электротехника. Москва, Высшая школа, 2001

5. Берикашвили В.Ш., Черепанов А.К. Электронная техника. Москва,

АСАДЕМ!А, 2005.

6. Трофимова Т.И., Курс физики. Москва, Высшая школа, 2003

Раздел 7. Химические источники электроэнергии

Тема 7.1 Химические источники электроэнергии

1. Преобразование химической энергии в электрическую

Электрохимическими источниками электрической энергии являются гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы.

На рис. 3.3 показана цинковая пластинка, опущенная в водный раствор серной кислоты (электролит). Цинк растворяется в электролите, причем в раствор переходят положительные ионы Zn+ . Раствор заряжается положительно, а цинк — отрицательно. Растворение цинка обусловлено химическими силами.

В области контакта цинк — раствор появляется электрическое поле образовавшихся ионов, направленное от раствора к цинку.

По мере растворения цинка растет заряд, а вместе с ним и напряженность электрического поля. Электричёское поле противодействует переходу ионов в раствор, поэтому на определенной стадии растворение цинка прекращается.

Такое равновесное состояние соответствует равенству двух сил, действующих на ионы Zn+: химических, под действием которых цинк растворяется, и электрических, препятствующих растворению. Растворение цинка прекращается при наличии некоторой разности потенциалов U1 между цинком и раствором.

Если в тот же раствор поместить пластинку из другого вещества, то описанный процесс будет иметь место и в этом случае. Но полученная разность потенциалов U2 может быть другой величины — больше или меньше U1.

По такому принципу образуется ЭДС гальванического элемента и аккумулятора (рис. 3.4, а, б).

При соединении пласта I и II проводником в замкнутой цепи будет действовать ЭДС химического элемента

Еа = U1 – U2

и установиться электрический ток.

В данном случае ЭДС создается и поддерживается при работе элемента химическими силами (сторонние силы) и, следовательно, можно говорить о преобразовании химической энергии в электрическую.

Электрический ток в гальваническом элементе сопровождается необратимыми электрохимическими процессами, которые можно описать определенными химическими реакциями.

Применение гальванических элементов ограничено — в единицу времени они могут дать лишь незначительное количество электрической энергии, а срок их работы невелик и заканчивается, когда активное вещество электродов в определенной степени будет израсходовано.

Значительно большее применение имеют аккумуляторы, электрохимические процессы которых обратимы. Обратимость электрохимических процессов позволяет проводить многократную зарядку и разрядку аккумуляторов. При зарядке в них накапливается определенное количество химической энергии (за счет израсходованной электрической энергии), а при разрядке эта энергия может быть использована в электрической цепи в виде электрической энергии. Рис. 3.4 соответствует режиму разрядки свинцового аккумулятора.