Типы зарядных устройств. Правила техники безопасности при зарядке АКБ.
Наиболее распространенные типы зарядных устройств:
Ускоренные ЗУ 1–3-часовые;
Не всякий тип аккумуляторной батареи можно заряжать в ускоренном зарядном устройстве; так, например, свинцово-кислотный аккумулятор не сможет зарядиться так быстро, как никелево-кадмиевый.
Определение окончания заряда исключительно важно в ускоренных зарядных устройствах, так как более длительный заряд аккумулятора на больших токах и соответственно повышение температуры опасны для аккумуляторной батареи.
Медленные ЗУ 14–16-часовые (иногда 24-часовые);
Если Ni-Cd аккумулятор заряжать током в 1 С (100% током от номинальной емкости в течение часа), то типичная эффективность заряда по емкости будет составлять 0,91 (для идеального аккумулятора будет – 1). Для 100%-ного заряда следует заряжать 66 минут. На медленном заряде в 0,1 С (10%-ным током от номинальной емкости в течение 10 часов) эффективность заряда по емкости составит 0,71.
Причиной низкой эффективности заряда является то, что часть энергии заряда, поглощенного батареей, расходуется через рассеяние в тепло. Поэтому в медленном ЗУ (ток равен 0,1 С, т. е. 10% от номинальной емкости – см. оценку емкости) аккумулятор рекомендуют заряжать в течение 14–16 часов (не следует воспринимать это как заряд на 140%!), а не в течение 10 часов.
Обычно медленные зарядные устройства (для Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторов ток зарядки равен 10% от номинальной емкости аккумулятора) не определяют окончание заряда, поскольку при малом зарядном токе более длительное нахождение аккумулятора в ЗУ, скажем, на 1–2 часа, не приводит к критическим последствиям.
Кондиционирующие ЗУ;
Предпочтение кондиционирующих зарядных устройств заключается в том, что, постоянно заряжая Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторы в этих ЗУ, можно заметно увеличить срок жизни аккумуляторов (не забывая о правилах эксплуатации аккумуляторов!)
Автомобильные аккумуляторы – это сложная и опасная техника. В их изготовлении использованы ядовитые и опасные химические вещества, способные нанести вред организму человека при несоблюдении элементарных правил безопасной работы с АКБ. Обращаться с ними нужно, соблюдая технику безопасности, так как в составе аккумуляторных батарей присутствуют опасные взрывчатые и вредные ядовитые вещества:
Серная кислота – крайне опасна, токсична, легко вступает в реакцию со всеми элементами, вызывает ожоги, возгорание, отравление парами. При взаимодействии с водой, в случае приготовления электролита, выделяется очень много тепла и газа. Заряженные автомобильные аккумуляторы имеют 30-40% концентрацию серной кислоты в электролите, а разряженные – только 10% или менее. В ее составе присутствуют малые доли мышьяка, марганца, тяжелых металлов, оксида азота, железа, меди, хлористых соединений.
Свинец – свинец и соли свинца (сульфат свинца) являются крайне ядовитыми веществами. Токсичность свинца не имеет такого яркого моментального эффекта, как серная кислота, зато он имеет свойство накапливаться в организме, поражая жизненно важные органы, например, почки. Постоянное отравление свинцом вызывает головную боль, усталость, боли в области сердца.
Мышьяк – очень ядовит. Отравление наступает при попадании всего 5 мг в организм человека, причем он также накапливается, вызывая серьезные последствия. Соединения мышьяка также ядовиты. Вызывает головную боль, рвоту, боли в животе, нервные расстройства.
Водород – это взрывоопасный и пожароопасный газ. При соотношении примерно равном 2 к 5 водород и кислород образуют гремучий газ, который может вызвать сильный взрыв. Ежегодно десятки тысяч людей страдают от ожогов и ран при взрыве гремучего газа при работе с аккумуляторами.
Правила безопасности при работе с аккумулятором:
1) Заряжать автомобильные аккумуляторы можно только в хорошо проветриваемом помещении или при постоянном доступе воздуха.
2) Работать с электролитом можно только в резиновых перчатках и защитных очках, поверхность кожи должна быть максимально закрыта одеждой.
3) НЕЛЬЗЯ вливать дистиллированную воду в серную кислоту, только кислоту в воду, потому что вода легче кислоты, попадая на ее поверхность, она закипает и разбрызгивает ядовитую жидкость вокруг. Кислота, попадая в воду, сразу тонет и не может разбрызгиваться.
4) НЕЛЬЗЯ курить, зажигать что-либо, использовать неисправные электроприборы, которые могут дать искру, при зарядке аккумулятора.
5) Перед зарядкой АКБ необходимо выпустить скопившиеся газы, почистить газоотвод. Даже при полной зарядке аккумулятора, когда Вы его устанавливаете, нужно подождать, пока улетучатся все газы.
6) Проветривайте подкапотное пространство перед установкой автомобильного аккумулятора на посадочное место. Подключайте спустя какое-то время, не пробуйте вызвать «искру» во избежание взрыва.
7) НЕЛЬЗЯ заряжать автомобильные аккумуляторы в закрытом помещении, где находятся люди, например, в квартире. Испарение паров ядовитых соединений может стать причиной легкого отравления, вызывающего типичные симптомы химического отравления: головную боль, тошноту, резь в глазах, усталость, нервное расстройство и раздражительность.
1. Общие требования безопасности.
1.1. К работе по зарядке и обслуживанию аккумуляторных батарей допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, вводный инструктаж по охране труда, инструктаж на рабочем месте, овладевшие практическими навыками безопасного выполнения работ и прошедшие проверку полученных при инструктаже знаний и навыков.
1.2. Аккумуляторщики в процессе работы обязаны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка предприятия.
Курить разрешается в специально отведенных для этой цели местах, обеспеченных средствами пожаротушения.
1.3. Необходимо содержать рабочее место в порядке и чистоте, складывать сырье, заготовки, изделия и отходы производства в отведенных местах, не загромождать проходы и проезды.
1.4. На работника могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы (движущиеся машины и механизмы, перемещающиеся грузы, производственный микроклимат, повышенная взрывоопасная концентрация водорода, едкие кислоты и щелочи).
1.5. Аккумуляторщик должен быть обеспечен спецодеждой и средствами индивидуальной защиты:
костюмом хлопчатобумажным с кислотозащитной пропиткой;
полусапогами резиновыми;
перчатками резиновыми;
фартуком резиновым;
очками защитными.
1.6. Работающие по зарядке аккумуляторных батарей должны строго соблюдать требования безопасности при работе с кислотами и едкими щелочами, которые при неправильном обращении могут вызвать химические ожоги, а при повышенной концентрации паров в воздухе - отравление.
1.7. При зарядке аккумуляторных батарей выделяется водород, который вносит в воздух мелкие брызги электролита. Водород при скоплении может достигнуть взрывоопасной концентрации, поэтому без вентиляции зарядку аккумуляторов производить нельзя.
1.8. Необходимо соблюдать правила электробезопасности при присоединении аккумуляторных батарей.
1.9. Лица, занятые на зарядке аккумуляторов, должны хорошо знать и строго выполнять все требования, изложенные в данной инструкции, а администрация предприятия обязана создать нормальные условия труда и обеспечить рабочее место аккумуляторщика всем необходимым для безопасного выполнения порученной ему работы, а также средствами первой помощи для предупреждения химических ожогов электролитом (проточной водопроводной водой для смывания брызг кислоты или щелочи; 1-% раствором борной кислоты для нейтрализации щелочи).
1.10. Аккумуляторщики должны знать и соблюдать правила личной гигиены.
1.11. Аккумуляторщики должны уметь оказать первую помощь пострадавшему при несчастном случае.
1.12. Инструкции по охране труда должны выдаваться всем аккумуляторщикам под расписку.
1.13. Обученные и проинструктированные аккумуляторщики несут полную ответственность за нарушение требований инструкции по охране труда согласно действующему законодательству.
2. Требования безопасности перед началом работы
2.1. Надеть исправную спецодежду, резиновые сапоги и подготовить индивидуальные средства защиты (прорезиненные нарукавники, резиновые перчатки и защитные очки), застегнуть обшлага рукавов, брюки кислотостойкого костюма надеть поверх голенищ сапог, надеть резиновый фартук (нижний край его должен быть ниже верхнего края голенищ сапог), заправить одежду так, чтобы не было развевающихся концов, волосы подобрать под плотно облегающий головной убор.
2.2. Внимательно осмотреть рабочее место, привести его в порядок, убрать все мешающие работе предметы. Рабочий инструмент, приспособления и вспомогательные материалы расположить в удобном для пользования порядке и проверить их исправность.
2.3. Проверить и убедиться в исправной работе приточно-вытяжной вентиляции и местных отсосов;
проверить достаточность освещения рабочего места;
убедиться в отсутствии посторонних лиц в помещении.
3. Требования безопасности во время работы.
3.1. В помещении для зарядки аккумуляторов не допускать зажигания огня, курения, искрения электроаппаратуры и другого оборудования.
3.2. Присоединение клемм аккумуляторов на зарядку и отсоединение их после зарядки производить только при выключенном оборудовании зарядного места.
3.3. При осмотре батарей пользоваться переносной лампой безопасного напряжения 12 В.
Перед включением переносной электролампы в сеть во избежание искрения сначала вставить в штепсельную розетку, а затем включить рубильник; при выключении электролампы прежде выключить рубильник, а затем вынуть вилку.
3.4. Не касаться одновременно двух клемм аккумуляторов металлическими предметами во избежание короткого замыкания и искрения.
3.5. Проверку напряжения аккумуляторных батарей производить только вольтметром.
3.6. При снятии и установке аккумуляторов на электрокар следить, чтобы не произошло замыкания их с металлическими частями электрокара.
3.7. Присоединение батарей к электросети постоянного тока и соединение аккумуляторов между собой производить в резиновых перчатках и резиновой обуви.
3.8. Не прикасаться руками без резиновых перчаток к токоведущим частям (клеммам, контактам, электропроводам). В случае необходимости применения инструмента пользоваться инструментом с изолированными рукоятками.
3.9. При работе с кислотой, кислотным и щелочным электролитом и приготовлении электролита соблюдать следующие требования:
кислоту надлежит хранить в бутылях с закрытыми притертыми пробками в специальных обрешетках, в отдельных проветриваемых помещениях. Бутыли с кислотой должны быть установлены на полу в один ряд. Порожние бутыли из-под кислоты следует хранить в аналогичных условиях;
на всех сосудах с электролитом, дистиллированной водой, содовым раствором или раствором борной кислоты, бутылях с кислотой должны быть нанесены четкие надписи (наименования) жидкости;
перенос бутылей должен производиться двумя лицами при помощи специальных носилок, на которых бутыль надежно закреплена. Предварительно проверить исправность носилок;
розлив кислоты из бутылей должен производиться с принудительным наклоном при помощи специальных устройств для закрепления бутылей. Допускается розлив кислоты с использованием специальных сифонов;
приготовление электролита производить только в специально отведенном помещении;
при приготовлении электролита необходимо лить тонкой струей серную кислоту в дистиллированную воду, все время помешивая электролит;
запрещается лить дистиллированную воду в серную кислоту, так как вода в соприкосновении с кислотой быстро нагревается, вскипает и, разбрызгиваясь, может нанести ожоги;
приготовление электролита производить только в свинцовой, фаянсовой или эбонитовой ваннах. Приготовление электролита в стеклянной посуде запрещается, так как от резкого разогрева она может лопнуть;
запрещается работать с кислотой без защитных очков, резиновых перчаток, сапог и резинового фартука, предохраняющих от возможного попадания капель кислоты на тело или в глаза работающего;
дробление кусков едкой щелочи должно производиться с применением специальных совков, щипцов, пинцетов и мешковины. Работающий должен быть защищен резиновым фартуком, резиновыми перчатками и защитными очками;
не перемешивать электролит в ванне путем вдувания воздуха через резиновый шланг.
3.10. При зарядке батарей не наклоняться близко к аккумуляторам во избежание ожога брызгами кислоты, вылетающими из отверстия аккумулятора.
3.11. Аккумуляторные батареи перевозить в специальных тележках с гнездами по размеру батарей. Переноску аккумуляторных батарей вручную, независимо от их количества, не производить, кроме перестановок.
3.12. Не касаться нагретых спиралей сопротивлений.
3.13. Строго соблюдать меры индивидуальной предосторожности: принимать пищу только в отведенном для этой цели помещении. Перед едой вымыть руки и лицо с мылом и прополоскать рот водой. Не хранить пищу и питьевую воду в аккумуляторном помещении;
ежедневно производить уборку столов и верстаков, протирая их тряпкой, смоченной в содовом растворе, а раз в неделю производить чистку стен, шкафов и окон.
4. Требования безопасности в аварийных ситуациях.
4.1. В случае попадания серной кислоты на кожу или в глаза немедленно смыть ее обильной струей воды, затем промыть 1-% раствором питьевой соды и доложить мастеру.
В случае признаков отравления от повышенной концентрации серной кислоты в воздухе выйти на свежий воздух, выпить молока и питьевой соды и доложить мастеру.
4.2. В случае попадания щелочи (едкого кали или едкого натра) на кожу или в глаза немедленно смыть ее обильной струей воды и промыть 3%-м раствором борной кислоты.
В случае признаков отравления от повышенной концентрации щелочи в воздухе выйти на свежий воздух, выпить молока и доложить мастеру.
4.3. При поражении электрическим током необходимо:
освободить пострадавшего от действия электрического тока;
освободить от стесняющей его одежды;
обеспечить доступ чистого воздуха к пострадавшему, для чего открыть окно и двери или вынести пострадавшего из помещения и делать искусственное дыхание;
вызвать врача.
4.4. При возникновении пожара вызвать пожарную охрану, известить администрацию предприятия и приступить к его тушению имеющимися средствами.
5. Требования безопасности по окончании работы.
5.1. Привести в порядок рабочее место.
Инструмент и приспособления протереть и сложить на отведенное для них место.
5.2. Надежно закрыть краны емкостей с кислотой и электролитом.
5.3. Сообщить мастеру или сменщику обо всех неисправностях и недостатках, замеченных во время работы, и о принятых мерах к их устранению.
5.4. Снять и сдать на хранение в установленном порядке спецодежду, средства индивидуальной защиты.
5.5. Вымыть руки и лицо теплой водой с мылом, хорошо прополоскать рот или принять душ.
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:
- Зарядно-пусковые, зарядные агрегаты, которые восстанавливают емкость аккумуляторов. Посредством длинных проводов они присоединяются к батарее, могут использоваться прямо в автомобиле.
- 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.
Зарядное устройство - устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника; как правило, - от сети переменного тока напряжением 220 Вольт.
Зарядное устройство состоит из:
— преобразователя напряжения (трансформатор, импульсный блок питания);
— выпрямителя;
— стабилизатора напряжения;
— устройства контроля силы тока или процесса заряда;
— амперметр или светодиодные индикаторы.
Виды зарядных устройств:
— встроенные;
— внешние.
Типы зарядных устройств
для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей:
1. Зарядные устройства нормального (медленного) заряда
2. Зарядные устройства быстрого заряда
3. Зарядные устройства скоростного заряда
Зарядные устройства нормального (медленного) заряда .
Используют для зарядки только никель-кадмиевых батарей. Зарядные устройства этого типа, иногда называют ночными, они самые дешевые из всех видов батарей Ток нормального заряда составляет 0,1 с, время заряда – 14 — 16 ч., при таком малом токе и длительном времени заряда трудно определить время окончания заряда По этой причине индикатор готовности батареи в зарядных устройствах для нормального заряда обычно отсутствует.
Если зарядный ток установлен правильно, полностью заряженная батарея становится чуть теплой на ощупь, и нет необходимости немедленно отключать ее от зарядного устройства. В нем батарея может оставаться более чем на один день. Но лучше всего отключать зарядное устройство сразу после окончания заряда.
Не следует использовать зарядные устройства медленного заряда для зарядки батарей малой емкости, так как они рассчитаны на работу с более мощными батареями. В таком случае аккумуляторная батарея станет нагреваться уже по достижении 70% своей емкости.
А в случае, если для зарядки мощной аккумуляторной батареи используется недостаточно мощное зарядное устройство, батарея в процессе заряда будет оставаться холодной и никогда не будет заряжена до конца. Тогда она потеряет часть своей емкости.
Зарядные устройства быстрого заряда.
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Они характеризуются как зарядные устройства среднего класса как по скорости заряда, так и по цене. Заряд аккумуляторов в них происходит в течение 3 — 6 часов током около 0,ЗС. В качестве необходимого элемента эти зарядные устройства имеют схему контроля достижения аккумуляторами определенного напряжения в конце заряда и их отключения в этот момент. Зарядные устройства быстрого заряда обеспечивают лучшее по сравнению с устройствами медленного заряда обслуживание аккумуляторов. В настоящее время они уступили свое место зарядным устройствам скоростного заряда.
Зарядные устройства скоростного заряда .
Используют для зарядки как никель-кадмиевых, так и никель-металлгидридных аккумуляторных батарей. Основное преимущество зарядных устройств скоростного заряда — меньшее время заряда. Хотя из-за большей мощности источника напряжения и необходимости использования специальных узлов контроля и управления такие зарядные устройства имеют наиболее высокие цены. Время заряда в зарядных устройствах такого типа зависит от тока заряда, степени разряда аккумуляторов, их емкости и типа. При токе заряда 1С разряженная никель-кадмиевая батарея заряжается в среднем менее чем за один час. Если же аккумуляторная батарея полностью заряжена, некоторые зарядные устройства переходят в режим подзарядки пониженным током заряда и с отключением по сигналу таймера.
Правила эксплуатации зарядных устройств
— перед включением зарядного устройства поставьте его на ровную поверхность;
— защитите зарядное устройство от воздействия пыли, грязи, продуктов питания, жидкости, перегрева и переохлаждения, а также от прямых солнечных лучей;
— при изменении условий хранения зарядного устройства, которые сопровождаются резким перепадом температуры и влажности, снаружи или внутри него может образоваться конденсат. Прежде чем начать работать с устройством, дайте влаге испариться. Это поможет избежать выхода зарядного устройства из строя.
— при переносе зарядного устройства из холодной среды в более теплую или из теплой в холодную не включайте питание, пока температура устройства не придет в соответствие с температурой среды;
— при отключении кабеля от сети беритесь за специальную петлю на вилке. Не тяните за кабель. Разъединяя разъемы, держите их прямо, чтобы не погнуть контакты. Аналогично, перед подключением кабеля убедитесь в правильной ориентации и соответствии частей разъемов.
Хранение зарядного устройства
Зарядное устройство в заводской упаковке должно храниться в проветриваемых помещениях при температуре воздуха от + 1° до +40° С, относительной влажности до 80%, при отсутствии в воздухе газов и щелочей, паров кислот, вызывающих коррозию.
Все зарядные устройства можно разделить на 3 типа. Самыми простыми являются неавтоматические устройства с блоком сетевого питания. Это блок питания трансформаторного типа. Такие зарядные устройства не имеют схем защиты аккумулятора. Их можно отличить по большому размеру и весу. Что касается трансформаторных зарядных устройств, то они являются весьма надёжными и долговечными. Но они не столь безопасны. Они приводят к перегреву аккумулятора, а также выкипанию электролита. В итоге , а иногда и разрушаются элементы аккумулятора. На сегодня большие трансформаторные зарядники почти полностью вышли из употребления.
Современные мобильные устройства, помимо удобного миниатюрного блока питания, имеют простую и функциональную ОС Андроид. Сейчас в интернете можно найти множество сайтов, предлагающих игры андроид 236 и массу различных приложений для работы и развлечений. Эти игры отлично подойдут для смартфонов и планшетов, подарив своим пользователям несколько часов приятно проведенного досуга.
Импульсные зарядные устройства
На сегодня наиболее популярны зарядные устройства, предназначенные для портативной техники. Это автоматические импульсные зарядники с наличием электронного таймера. При этом таймер зарядника способен работать в режиме быстрого заряда около четырёх часов. За этот период разряженный аккумулятор способен набрать основную часть своей ёмкости. После этого таймер переводит зарядник в режим импульсной зарядки. При этом электрическая энергия подаётся небольшими порциями на выводы элементов аккумулятора, чтобы поддерживать его в заряженном состоянии.
Зарядники с таймером просты и стоят недорого. Также они весьма удобны. При этом их всё же необходимо использовать с осторожностью. Учтите, что таймер настраивается производителем на период зарядки разряженного полностью аккумулятора. В случае если вы вставите в гнездо устройства аккумулятор, который частично разряжен, то тогда произойдет перезаряд, и в итоге аккумулятор может повредиться избыточным током.
В сотовых аппаратах, а также в КПК, цифровых плеерах и другой технике с наличием фирменной батареи это правило не действует. Но если вы используете универсальные зарядные устройства, то это правило следует учитывать.
Учтите, что полный разряд весьма опасен для любых аккумуляторов, и в первую очередь, для литий-ионных. Они даже могут выйти из строя из-за полного разряда. Учтите, что неиспользуемое устройство следует подзаряжать время от времени.
Самыми совершенными и универсальными являются зарядки с микропроцессорным управлением. Они могут заряжать любые аккумуляторы.
Они исключают перезаряд аккумуляторов. Их вполне можно использовать для зарядки любых частично разряженных аккумуляторов. Но учтите, что такие зарядники стоят очень дорого.
Заменять фирменную зарядку от сотового телефона универсальной нежелательно ввиду различия в электрических разъёмах и возможных ошибок. Фирменные зарядные устройства создаются конкретно под тот или иной тип аккумулятора. Так что это следует учитывать.
Как правильно подключать зарядное устройство? В случае с сотовыми телефонами последовательность такая – вначале вы должны подключить зарядник к электрической сети, после чего телефон — к заряднику. В противном случае вы можете навредить своему телефону.
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
- Что такое электрический ток?
- Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
- Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
- Как устроен сухой гальванический элемент?
- Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
- Как устроен аккумулятор?
- Где применяются аккумуляторы?
Задание
- С помощью Интернета найдите, какие существуют типы зарядных устройств и выделите их особенности.
- Подготовьте презентацию о применении аккумуляторов.
