Способы соединения конденсаторов.

При последовательном соединении конденсаторов эквивалентная ёмкость Сэ и результирующее сопротивление:Хсэравны: 1/Сэ=1/С₁+1/С₂+… Хсэ=Хс₁+Хс₂+…

При параллельном соединении: Сэ=С₁+С₂+… 1/Хсэ=1/Хс₁+1/Хс₂+…

Полная мощность S=√P²+Q².

Полное сопротивление Z=√R²+X²

На электроподвижном составе и тепловозах конденсаторы используют для сглаживания пульсирующего тока, получаемого от выпрямителей и импульсных прерывателей, борьбы с искрением контактов электрических аппаратов и с радиопомехами, в системах управления полупроводниковыми преобразователями, а также для создания трехфазного симметричного напряжения, требуемого для питания электродвигателей вспомогательных машин.

Контрольные вопросы

1. Что такое конденсатор?

2. Принцип работы конденсатора.

3. Дайте определение ёмкости конденсатора.

4. Что происходит в течение первой четверти периода?

5. Что происходит в течение второй четверти периода?

6. Сколько раз ёмкость в течение одного периода заряжается и разряжается?

7. Дайте определение ёмкостного сопротивления.

8. Какие способы соединения конденсаторов Вы знаете?

9. В чём заключается смысл последовательного соединении конденсаторов?

10. В чём смысл параллельного соединении конденсаторов?

Тема 4. Химические источники тока

4.1. Принцип работы гальванических элементов

Источники тока, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую, называютсягальваническими элементами. Они просты по устройству, имеют небольшие размеры и вес.

Первичные – гальванические элементы; вторичные – аккумуляторы, т.к. для превращения в источник тока нуждается в предварительном заряде.

Растворы солей, кислот, щелочей в воде или другом растворителе называются электролитами. Являются проводниками электрического тока. В них происходит непрерывный самопроизвольный распад молекул на положительные и отрицательные ионы, что выражается обычным уравнением.

CuSO₄↔ Cu⁺⁺+SO₄^{- -}

В целом такой раствор электрически нейтрален.

Если в сосуд с электролитом поместить две металлические пластины (электроды), присоединенные к источнику электрической энергии постоянного тока, то вследствие разности потенциалов между электродами через электролит будет протекать ток.

Прохождение тока через электролит сопровождается химическим процессом, который называется электролиз: положительные ионы будут двигаться к катоду (-), а отрицательные - к аноду (+). Подойдя к катоду, положительный ион получает недостающие электроны и образует химически нейтральный атом. На аноде отрицательные ионы отдают свои избыточные электроны.

Это упорядоченное движение ионов представляет собой электрический ток в жидких проводниках.

Рисунок 4.1. Заряд а) и разряд б) аккумулятора

Гальванический элемент Вольта состоит из двух разнородных проводящих пластин – электродов: медного анода (+) и цинкового катода (-), помещённых в электролит (раствор серной кислоты).

Молекула серной кислоты в водном растворе распадается на два положительно заряженных иона водорода (H), в котором недостаёт по одному электрону и один отрицательно заряженный ион (SO₄), в котором имеются два избыточных электрона.

Между отрицательными ионами, в состав которых входит сера и кислород, и цинковым электродом происходит химическая реакция, в результате которой образуется сернокислый цинк. При этом освобождаются два электрона, которые при расщеплении молекул серной кислоты были «захвачены» у водорода. На цинковой пластине возникает избыток свободных электронов.

При разомкнутой внешней цепи элемента дальнейшая химическая реакция прекращается, т.к. электроны, скопившиеся на цинковой пластине, отталкивают отрицательные ионы. Между медной и цинковой пластинами устанавливается определённая разность потенциалов, которая для данного элемента равна 1,1 В.

При подключении нагрузки во внешней цепи возникает электрический ток, проходящий от медной пластины к цинковой (движение электронов происходит наоборот). Внутри элемента ток течёт от цинковой пластины к медной. Положительные ионы водорода, находящиеся в электролите, соединяются на поверхности медного электрода с электронами и образуют пузырьки водорода, которые покрывают пластину тонким слоем. Происходит поляризация элемента.

При замкнутой внешней цепи элемента химическая реакция на цинковом электроде протекает непрерывно, так же непрерывно образуются и свободные электроны взамен уходящих во внешнюю цепь. В цепи устанавливается постоянный ток. Во внешней цепи происходит движение электронов в одном направлении, а во внутренней цепи движение положительных и отрицательных ионов в разных направлениях.

Так химическая энергия превращается в электрическую.

Разность потенциалов между цинковым и медным электродами определяет э.д.с. элемента. Величина ЭДС не зависит от размеров электродов и количества электролита, она определяется только материалом электродов и химическим составом электролита.

Элемент Вольта не может долго работать. Ионы водорода на медном электроде создают как бы другой элемент с ЭДС, направленной против основной и ухудшающей электрические свойства элемента. Для нейтрализации добавляют деполяризаторы.