Гальванический элемент.его устройство

ответ:

гальванические элементы - устройство, принцип работы, виды и основные характеристики.   предпосылки к появлению гальванических элементов. немного . в 1786 году итальянский профессор медицины, луиджи алоизио гальвани обнаружил интересное явление: мышцы задних лапок свежевскрытого трупика лягушки, подвешенного на медных крючках, сокращались, когда ученый прикасался к ним стальным скальпелем. гальвани тут же сделал вывод, что это — проявление «животного электричества».

опыт луиджи алоизио гальвани

после смерти гальвани, его современник алессандро вольта, будучи и , опишет и публично продемонстрирует более реальный механизм возникновения электрического тока при контакте разных металлов.

вольта, после серии экспериментов, придет к однозначному выводу о том, что ток появляется в цепи из-за наличия в ней двух проводников из разных металлов, помещенных в жидкость, и это вовсе не «животное электричество», как думал гальвани. подергивание лапок лягушки было следствием действия тока, возникающего при контакте разных металлов (медные крючки и стальной скальпель).

вольта покажет те же явления, которые демонстрировал гальвани на мертвой лягушке, но на совершенно неживом самодельном электрометре, и даст в 1800 году точное объяснение возникновению тока: «проводник второго класса (жидкий) находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов… вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления».

алессандро вольта

в одном из первых экспериментов вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. после этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток.

так был изобретён «элемент вольта» — первый гальванический элемент. для удобства вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), состоящего из соединённых между собой колец цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой. вольтов столб высотою в полметра создавал напряжение, чувствительное для человека.

поскольку начало исследованиям положил луиджи гальвани, то и название источника тока сохранило память о нем в своем названии.

гальванический элемент — это источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. таким образом, в гальванических элементах энергия переходит в электрическую.

гальванические элементы сегодня

гальванические элементы

гальванические элементы сегодня называют батарейками. широко распространены три типа батареек: солевые (сухие), щелочные (их называют еще алкалиновыми, «alkaline» в переводе с - «щелочной») и литиевые. принцип их работы — все тот же, описанный вольта в 1800 году: два металла взаимодействуют через электролит, и во внешней замкнутой цепи возникает электрический ток.

пример вах для диода c p-n переходом. зелёная область — прямая ветвь вах (слева — участок обратного напряжения, справа — участок прямого тока), голубая область — область допустимых напряжений на обратной ветви вах, розовая область — обратный лавинный пробой p-n перехода. масштабы по оси тока для прямого и обратного тока разные.

пример 4 различных вах

пример сток-затворной вах (слева) и семейство стоковых вах (справа) полевого с затвором в виде p-n перехода и каналом n-типа

вольт-ампе́рная характери́стика (вах) — зависимость тока, протекающего через двухполюсник, от напряжения на этом двухполюснике. описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. также вах называют функцию, выражающую (описывающую) эту зависимость и график этой функции.

обычно рассматривают вах нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности {\displaystyle \beta ={\frac {u}{i}}\cdot {\frac {di}{du}}}\beta ={\frac {u}{i}}\cdot {\frac {di}{du}}), поскольку для линейных элементов вах представляет собой прямую линию (описывающуюся законом ома) и потому тривиальна.

примеры элементов, существенно нелинейной вах: диод, , стабилитрон.

для трёхполюсных элементов с электродом (таких, как , или электровакуумный триод) часто строят семейства кривых, являющимися вах для двухполюсника при заданном токе или напряжении на третьем электроде элемента.

Первые наработки.Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина, известная также как паровой котел.Она состояла из поршня, который с кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.  Превью - увеличение по клику.Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.