Struktura

Zdroje napětí

Zdroje napětí

Elektrický zdroj je zařízení, které přeměňuje jiný druh energie na elektrickou energii.

Podle druhu energie můžeme zdroje rozdělit na:

  • chemické zdroje (galvanické články), 
  • mechanické zdroje - generátory (dynamo, alternátor),
  • tepelné zdroje - termoelektrický článek,
  • fotoelektrické zdroje - Fotovoltaický článek (sluneční článek),
  • fyziologické zdroje - elektroplaxy rejnoka, paúhoře.

Chemické zdroje

Mohou být:

  • jednorázové (primární) - po spotřebování se energie nedá obnovit, např. Voltův článek, salmiakový článek, alkalický článek,
  • dobíjitelné (sekundární) - po spotřebování energie se dají opětovně nabít, např. olověný akumulátor, alkalický akumulátor.

Galvanický Voltův článek

První zdroj trvalého elektrického napětí byl sestrojen počátkem 19.století italským fyzikem Alessandrem Voltou. Dnes se již nepoužívá.

Skládá se z měděné a zinkové elektrody (desky) vložené do roztoku kyseliny sírové (elektrolyt). Elektrická energie v nich vzniká při chemických reakcích. 

Připojíme-li mezi elektrody voltmetr, naměříme napětí. Napětí Voltova článku je asi 1 V.

obrazek

Obr. 1: Galvanický článek

 

Suchý salmiakový článek (monočlánek)

Je nejpoužívanějším galvanickým článkem.

Kladným pólem je uhlík, záporným zinkový kalíšek. Elektrolytem je salmiak, tj. chlorid amonný, který se zahušťuje, aby z článku nevytékal. Napětí jednoho článku je 1,5 V.

1 - uhlík 2 - zinek

obrazek

Obr. 2: Monočlánek

Galvanické články lze sestrojit i z jiných kovů.

! Mají omezenou životnost a jejich napětí postupně klesá.

 

Akumulátory

Lze je mnohokrát nabíjet a vybíjet.

Při sestavení mezi elektrodami není napětí, a proto musíme akumulátor nejprve nabít tak, že na elektrody připojíme zdroj napětí.

Teprve potom jej můžeme použít jako zdroj napětí. Proto ho nazýváme sekundární (druhotný) článek.

Po připojení k uzavřenému elektrickému obvodu se pak akumulátor vybíjí.

 

Olověný akumulátor

Je tvořený roztokem kyseliny sírové, do které jsou vloženy dvě olověné elektrody.

Při nabíjení se kladná elektroda pokryje hnědou vrstvou oxidu olovičitého.

obrazek

Obr. 3: Akumulátor

Podle druhu elektrod se používají i jiné druhy akumulátorů, např. oceloniklový (NiFe) nebo niklokadmiový (NiCd) a pod.

Každý akumulátor je schopen pojmout určitý největší elektrický náboj, má tedy tzv. kapacitu:

C=I.t               \mathrm{\left [ A.h \right ]}

Kapacita (C) tedy závisí na tom, jak dlouho (t) a jaký proud (I) odebíráme z akumulátoru.

 

Generátory

Pracují na principu elektromagnetické indukce. Tento princip je základem točivých generátorů. 

Při pohybu magnetu uvnitř cívky se v cívce indukuje napětí. Praktická výroba elektrické energie je zpravidla realizována rotačním způsobem v alternátorech a je podstatně složitější.

obrazek

Obr. 4: Princip generátoru

 

Fotočlánky

Při osvětlení vznikají v tenké křemíkové destičce volné elektrony, které jsou přitahovány k jedné straně vnitřní závěrné vrstvy křemíkové destičky.

obrazek

Obr. 5: Princip fotočlánku

 

 

Zdroje

  • BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.
  • -85427-72-9.

Obrázky

  • Obr. 1: VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.
  • Obr. 2: VOŽENÍLEK, Ladsilav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.
  • Obr. 3: VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. Vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.
  • Obr. 4: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 5: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • Obr. 6: GES-ELECTRONICS, obchodní společnost v oboru elektronických součástek.[online]. [cit.10.1.2015]. Dostupné na www. http://www.ges.cz/cz/gp-27a-alkacel-GES07602318.html.
  • Obr. 7: KUSALA, J. Součást vzdělávacího programu Svět energie, 2003.[online]. [cit.20.12.2014]. Dostupné na www. http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/zaj4.htm.

Procvič si

1. Jaké znáš zdroje stejnosměrného napětí?

2. Jaké znaš zdroje střídavého napětí?

3. Jaký je rozdíl mezi galvanickým článkem a akumulátorem?

4. Popiš galvanický článek.

5. Popiš činnost akumulátoru.

6. Proč se akumulátor nazývá sekundární článek?

7. Jak se určí kapacita akumulátotu?

8. Jaký je princip generátoru?

9. Co je termoelektrický článek?

Zajímavost

Obr. 6: Baterie

Obr. 7: Akumulátor

Řez olověným akumulátorem
Automobilový akumulátor má poměrně složitou konstrukci. Skládá se z šesti sériově zapojených článků. Olověné elektrody jednotlivých článků jsou vylisovány ve tvaru mřížek, aby měly co největší povrch. Kladné a záporné elektrody jsou v článku vzájemně izolovány separátorem a zapojeny paralelně, aby se zvýšila jeho kapacita. Články se vkládají do sekcí nádoby z tvrzené pryže. Elektrolytem je asi 37% roztok kyseliny sírové. V nabitém akumulátoru má kyselina hustotu 1,28 g/cm3, vybíjením se hustota zmenšuje a při poklesu pod 1,15 g/cm3 je třeba akumulátor znovu nabít.

Logolink