Електричну енергію можна отримати багатьма шляхами. Найпоширенішими є генератори постійного і змінного струму, засновані на принципі обертання, а також хімічні джерела струму.
Щоб зрозуміти принцип роботи пристрою, іменованого генератором електричного струму, необхідно хоча б трохи згадати закон електромагнітної індукції. Саме завдяки йому людство безперешкодно користується всіма благами цивілізації.
Принцип дії генератора постійного і змінного струму, що використовує обертання
Закон електромагнітної індукції свідчить, що в будь-якому замкнутому провіднику величина індукованої електродвижущей сили прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку.
Коли магнітне поле, створене постійним магнітом, обертається зі стабільною кутовою швидкістю навколо осі, в рамці збуджується електродвигуча сила. Вертикальні сторони рамки є активними, а горизонтальні - неактивними. Це визначається тим, які сторони перетинають лінії магнітного поля в конкретній схемі. При цьому в кожній зі сторін збуджується своя електродвигуча сила, яка прямо пропорційна магнітній індукції (B), довжині сторони (L) і лінійній швидкості магнітного поля (v):E1 = B * L * v * sin (w * t) E2 = B * L * v * sin (w * t + ^) = - B * L * v * sin (w * t) Результуюча електродвигуча сила подвоюється, тобто: Е = Е1-Е2 = 2 * B * L * v * sin (w * t), тому що Е1 і Е2 діють згідно один з одним. Графічне відображення результуючої електродвижущей сили є синусоїдою. Це - змінний струм. Щоб отримати постійний струм, необхідно контакти від робочих сторін рамки вивести не до контактних кільців, а до напівкільць, відбудеться випрямлення електричної напруги.
Принцип дії генератора постійного струму, що використовує хімічну енергію
Системи, які перетворюють хімічну енергію на електричну, називаються хімічними джерелами струму (ХІТ). Він бувають первинні і вторинні. Первинні ХІТ не здатні перезаряджатися - це батарейки, вторинні ХІТ здатні - це акумулятори.
Останні 20 років стався фурор в області ХІТ. Це відноситься до створення літій-іонних акумуляторів. Їх принцип дії схожий на крісло-качалку: іони літію переходять то з катода на анод, то з аноду на катод.
Хімічне джерело струму може працювати тільки тоді, коли є такі елементи:1) Електроди (катод і анод) .2) Електроліт.3) Зовнішній ланцюг. Різниця потенціалів між електродами називається електродвижущей силою. ХІТ генерує електричну енергію в зовнішній ланцюг тому, що за її допомогою протікає окислювально-відновлювальний процес, рознесений у просторі. На негативно зарядженому аноді відбувається окислення відновителя. Утворюються електрони, які переходять у зовнішній ланцюг і прямують до позитивно зарядженого катоду. Тут відбувається відновлення окислювача за допомогою цих електронів. В акумуляторі процес окислення і відновлення неодноразово може бути повторимо.