Domhan ceallraí - cuid 1

Bronnadh Duais Nobel sa Cheimic 2019 as dearadh cadhnraí litiam-ian a fhorbairt. Murab ionann agus cuid de bhreithiúnas eile Choiste Nobel, níor chuir an ceann seo iontas ar bith - a mhalairt ar fad. Cumhacht cadhnraí litiam-ion smartphones, ríomhairí glúine, uirlisí cumhachta iniompartha agus fiú gluaisteáin leictreacha. Bronnadh dioplómaí, boinn óir agus 9 milliún SEK le dáileadh tuillte ag triúr eolaithe, John Goodenough, Stanley Whittingham agus Akira Yoshino. 

Is féidir leat tuilleadh a léamh faoin réasúnaíocht don dámhachtain in eagrán roimhe seo dár dtimthriall ceimice - agus tháinig deireadh leis an alt féin nuair a fógraíodh cur i láthair níos mionsonraithe ar cheist na gcealla agus na gcadhnraí. Tá sé in am do gheallúint a choinneáil.

Ar dtús, míniú gairid ar na míchruinneas ainmniúcháin.

Nasc is é seo an t-aon chiorcad a ghineann voltas.

Battery comhdhéanta de chealla atá nasctha i gceart. Is é an sprioc ná voltas, toilleas (fuinneamh is féidir a tharraingt ón gcóras), nó an dá cheann a mhéadú.

accumulator is cill nó ceallraí é is féidir a athluchtú nuair a ídítear é. Níl na hairíonna seo ag gach sliseanna - tá go leor díobh indiúscartha. Sa chaint laethúil, is minic a úsáidtear an chéad dá théarma go hidirmhalartaithe (beidh sé seo amhlaidh san alt freisin), ach ní mór a bheith ar an eolas faoin difríocht eatarthu (1).

1. Cadhnraí comhdhéanta de chealla.

Ní raibh cadhnraí invented le fiche nó tríocha bliain anuas, tá stair i bhfad níos faide acu. Seans gur chuala tú faoin taithí cheana féin Galvaniego i Volta ag casadh an XNUMXth agus XNUMXth haois, a mharcáil tús úsáid sruth leictreach san fhisic agus sa cheimic. Mar sin féin, thosaigh stair na ceallraí fiú níos luaithe. Bhí sé i bhfad ó shin…

... fada i mBaghdad

I 1936 seandálaí Gearmánach Wilhelm Koenig d'aimsigh soitheach cré-earraí in aice le Bagdad ag dul siar go dtí an XNUMXú haois R.Ch. Ní raibh cuma neamhghnách ar an bhfionnachtain, toisc go raibh rath ar an tsibhialtacht ar an Euphrates agus Tigris leis na mílte bliain.

Mar sin féin, bhí ábhar an tsoithigh mistéireach: rolla meirgeach de leathán copair, slat iarainn, agus iarsmaí de roisín nádúrtha. Chuaigh Koenig in achrann faoi chuspóir an déantáin go dtí gur chuimhnigh sé ar chuairt a thabhairt ar Alley of Jewelers i Bagdad. Bhain ceardaithe áitiúla úsáid as dearaí comhchosúla chun táirgí copair a chlúdach le miotail lómhara. Níor chuir an smaoineamh gur ceallraí ársa a bhí ann ina luí ar sheandálaithe eile nach raibh aon fhianaise ar leictreachas slán ag an am sin.

Mar sin (sin mar a tugadh ar an bhfionnachtain) an fíor-rud é seo nó scéal fairy ó 1001 oíche? Lig don turgnamh cinneadh a dhéanamh.

Beidh ort: pláta copair, ingne iarainn agus fínéagar (tabhair faoi deara go raibh na hábhair seo go léir ar eolas agus ar fáil go forleathan le linn na seaniarsmaí). Cuir marla in ionad an roisín chun an soitheach a shéalú agus cuir marla ina ionad.

Déan an turgnamh in eascra nó i bhfleascán, cé go dtabharfaidh úsáid vása earraí cré blas barántúla don tástáil. Bain úsáid as páirín, glan na dromchlaí miotail ó phlaic agus ceangail sreanga leo.

Rollaigh an pláta copair isteach i rolla agus cuir é sa soitheach, agus cuir an ingne isteach sa rolla. Ag baint úsáide as marla, socraigh an pláta agus an ingne ionas nach mbeidh siad i dteagmháil lena chéile (2). Doirt fínéagar (thart ar réiteach 5%) isteach sa soitheach agus, ag baint úsáide as multimeter, tomhas an voltas idir foircinn na sreanga atá ceangailte leis an pláta copair agus an ingne iarainn. Socraigh an ionstraim chun sruth DC a thomhas. Cé acu de na cuaillí arb é an “móide” é agus cé acu “lúide” den fhoinse voltais?

2. Sceitseáil de chóip nua-aimseartha den cheallraí ó Bagdad.

Taispeánann an méadar 0,5-0,7 V, mar sin tá an ceallraí Bagdad ag obair! Tabhair faoi deara le do thoil gur copar é cuaille dearfach an chórais, agus is iarann ​​é an cuaille diúltach (léiríonn an méadar luach voltais dearfach i rogha amháin chun sreanga a nascadh le críochfoirt). An féidir leictreachas a fháil ón gcóip thógtha le haghaidh obair úsáideach? Sea, ach déan roinnt samhlacha níos mó agus ceangail iad i sraith chun an voltas a mhéadú. Tá thart ar 3 volta ag teastáil ón stiúir - má fhaigheann tú an oiread sin ó do cheallraí, lasfaidh an stiúir.

Rinneadh tástáil arís agus arís eile ar cheallraí Bagdad as a chumas trealamh beagmhéide a chumhachtú. Rinneadh turgnamh den chineál céanna roinnt blianta ó shin ag údair an chláir cult MythBusters. Tháinig Mythbusters (an cuimhin leat Adam agus Jamie fós?) freisin ar an tátal go bhféadfadh an struchtúr feidhmiú mar cheallraí ársa.

Mar sin, ar thosaigh eachtra na daonnachta le leictreachas níos mó ná 2 bhliain ó shin? Tá agus níl. Sea, mar fiú ansin bhíothas in ann soláthairtí cumhachta a dhearadh. Ní hea, toisc nár tháinig an t-aireagán go forleathan - ní raibh gá ag éinne leis an uair sin agus ar feadh na gcéadta bliain le teacht.

Ceangal? Tá sé simplí!

Glan go críochnúil dromchlaí plátaí miotail nó sreanga, alúmanam, iarann, etc. Cuir isteach samplaí de dhá mhiotal éagsúla i dtorthaí juicy (rud a éascóidh sreabhadh an leictreachais) ionas nach mbeidh siad i dteagmháil lena chéile. Ceangail na teanntáin iliméadair le foircinn na sreanga ag gobadh amach as na torthaí, agus léigh an voltas eatarthu. Athraigh na cineálacha miotail a úsáidtear (chomh maith le torthaí) agus coinnigh tú ag iarraidh (3).

3. Ceall torthaí (leictreoidí alúmanaim agus copair).

Cruthaíodh naisc i ngach cás. Tá difríocht idir luachanna na voltas tomhaiste ag brath ar na miotail agus na torthaí a glacadh don turgnamh. Le cealla torthaí a chomhcheangal i gceallraí ligfidh tú é a úsáid chun trealamh leictreonach beag a chumhachtú (sa chás seo, éilíonn sé méid beag reatha, ar féidir leat a fháil ó do dhearadh).

Ceangail foircinn na sreanga ag gobadh amach as na torthaí foircneacha leis na sreanga, agus iad seo, ina dhiaidh sin, go dtí foircinn an LED. Chomh luath agus a bheidh na cuaillí ceallraí ceangailte le "críochfoirt" comhfhreagracha an dé-óid agus go bhfuil an voltas níos mó ná tairseach áirithe, beidh an dé-óid ag lasadh (tá voltas tosaigh difriúil ag dé-óid de dathanna éagsúla, ach ba chóir go mbeadh thart ar 3 volta go leor ).

Is faire leictreonach é foinse cumhachta atá chomh tarraingteach céanna - is féidir leis "ceallraí torthaí" a oibriú ar feadh i bhfad (cé go mbraitheann go leor ar mhúnla an uaireadóra).

Níl glasraí ar aon bhealach níos lú ná torthaí agus ligeann siad duit ceallra a thógáil astu. Mar? Glac cúpla picil agus méid cuí leatháin nó sreanga copair agus alúmanaim (is féidir leat tairní cruach a chur ina n-ionad, ach gheobhaidh tú voltas níos ísle ó nasc amháin). Bailigh an cadhnra agus nuair a úsáideann tú é chun an ciorcad iomlánaithe a chumhachtú ón mbosca ceoil, beidh an cór cúcamar ag canadh!

Cén fáth cucumbers? D'áitigh Konstantin Ildefons Galchinsky: "Mura bhfuil an cúcamar ag canadh agus ag am ar bith, is dócha nach féidir leis a fheiceáil le toil na bhflaitheas." Tarlaíonn sé gur féidir le poitigéir rudaí a dhéanamh nár shamhlaigh fiú filí iad.

Ceallraí Bivakov

I gcás éigeandála, is féidir leat cadhnra a dhearadh tú féin agus é a úsáid chun LED a chumhachtú. True, beidh an solas a bheith dim, ach tá sé níos fearr ná aon cheann.

Cad a bheidh uait? Dé-óid, ar ndóigh, agus ina theannta sin, múnla ciúb oighir, sreang copar, agus tairní cruach nó scriúnna (ba chóir go mbeadh a ndromchlaí miotail a ghlanadh chun sreabhadh an leictreachais a éascú). Gearr an sreang i bpíosaí agus fillte ceann an scriú nó ingne le foirceann amháin den blúire. Déan roinnt leagan amach cruach-copar ar an mbealach seo (ba chóir go mbeadh 8-10 go leor).

Doirt ithir tais isteach sna cuais sa mhúnla (is féidir leat uisce salann a dhoirteadh freisin, rud a laghdóidh friotaíocht leictreach). Anois cuir isteach do struchtúr isteach sa chuas: ba chóir go rachadh an scriú nó an ingne isteach i bpoll amháin, agus an sreang copair isteach sa cheann eile. Cuir na cinn eile ionas go mbeidh cruach sa chuas céanna le copar (ní fhéadfadh miotail teacht i dteagmháil lena chéile). Cruthaíonn an t-iomlán sraith: cruach-copar-cruach-copar, etc. Déan na heilimintí a shocrú sa chaoi is go luíonn an chéad chuas agus an cuas deiridh (na cinn amháin ina bhfuil miotail aonair) in aice lena chéile.

Anseo a thagann an climax.

Cuir cos amháin den dé-óid isteach sa chéad chuas sa ró agus an chos eile sa chos deiridh. An bhfuil sé ag taitneamh?

Más amhlaidh, comhghairdeas (4)! Mura bhfuil, lorg earráidí. Ní mór go mbeadh nasc polaraíocht ag dé-óid stiúir, murab ionann agus bolgán solais traidisiúnta (an bhfuil a fhios agat cé acu miotail an "móide" agus cé acu "lúide" na ceallraí?). Is leor na cosa a chur isteach sa treo os coinne na talún. Is iad na cúiseanna teip eile ná voltas ró-íseal (íosmhéid 3 volta), ciorcad oscailte nó ciorcad gearr ann.

4. "Ceallraí Cruinne" i bhfeidhm.

Sa chéad chás, méadú ar líon na gcomhpháirteanna. Sa dara ceann, seiceáil an nasc idir na miotail (séalaigh an talamh timpeall orthu freisin). Sa tríú cás, déan cinnte nach dtéann foircinn copair agus cruach i dteagmháil lena chéile faoin talamh agus nach nascann an ithir nó an moirtéal lena bhfliuch tú é claiseanna in aice láimhe.

Tá an turgnamh leis an "ceallraí talún" suimiúil agus cruthaíonn sé gur féidir leictreachas a fháil ó bheagnach rud ar bith. Fiú mura bhfuil ort struchtúr tógtha a úsáid, is féidir leat i gcónaí dul i bhfeidhm ar shaoire le do chuid scileanna MacGyver (ní cuimhin leo ach ag teicneoirí sinsearacha) nó máistir marthanais.

Conas a oibríonn cealla?

Déantar miotal (leictreoid) atá tumtha i dtuaslagán seoltaí (leictrilít) a luchtú as. Téann íosmhéid na gcaitian isteach i dtuaslagán, agus fanann leictreoin sa mhiotal. Braitheann cé mhéad ian atá i dtuaslagán agus cé mhéad leictreon breise atá sa mhiotal ar an gcineál miotail, tuaslagáin, teocht agus go leor fachtóirí eile. Má tá dhá mhiotal éagsúla tumtha i leictrilít, beidh voltas chun cinn eatarthu mar gheall ar an líon difriúil leictreon. Agus na leictreoidí á nascadh le sreang, tosóidh leictreoin ó mhiotal a bhfuil líon mór acu (leictreoid dhiúltach, i.e. anóid cille) ag sreabhadh isteach i miotail le líon níos lú acu (leictreoid dhearfach - catóide). Ar ndóigh, le linn oibriú na cille, ní mór cothromaíocht a choinneáil: téann caitéadair miotail ón anóid i dtuaslagán, agus imoibríonn na leictreoin a sheachadtar chuig an gcatóid leis na hiain máguaird. Tá an ciorcad iomlán dúnta ag leictrilít a sholáthraíonn iompar ian. Is féidir fuinneamh na leictreon a shreabhann trí sheoltóir a úsáid le haghaidh obair úsáideach.