ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોત એ એક ઉપકરણ છે જેની સાથે બંધ વિદ્યુત સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે. હાલમાં, આવા સ્ત્રોતોના મોટી સંખ્યામાં શોધ કરવામાં આવી છે. દરેક પ્રકારનો ઉપયોગ ચોક્કસ હેતુઓ માટે થાય છે.
સામગ્રી
ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોતોના પ્રકાર
નીચેના પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહ સ્ત્રોતો છે:
- યાંત્રિક
- થર્મલ
- પ્રકાશ
- રાસાયણિક
યાંત્રિક સ્ત્રોતો
આ સ્ત્રોતો યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. રૂપાંતરણ ખાસ ઉપકરણો - જનરેટરમાં હાથ ધરવામાં આવે છે. મુખ્ય જનરેટર ટર્બો જનરેટર છે, જ્યાં ઇલેક્ટ્રિક મશીન ગેસ અથવા વરાળના પ્રવાહ દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, અને હાઇડ્રો જનરેટર, જે ઘટી રહેલા પાણીની ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. પૃથ્વી પરની મોટાભાગની વીજળી યાંત્રિક કન્વર્ટર દ્વારા ચોક્કસ રીતે ઉત્પન્ન થાય છે.
ગરમી સ્ત્રોતો
અહીં, થર્મલ ઊર્જા વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના બે જોડી સંપર્ક કરતી ધાતુઓ અથવા સેમિકન્ડક્ટર - થર્મોકોપલ્સ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને કારણે છે. આ કિસ્સામાં, ચાર્જ કરેલા કણો ગરમ વિસ્તારમાંથી ઠંડામાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. વર્તમાનની તીવ્રતા તાપમાનના તફાવત પર સીધો આધાર રાખે છે: આ તફાવત જેટલો મોટો છે, તેટલો મોટો વિદ્યુત પ્રવાહ. સેમિકન્ડક્ટર-આધારિત થર્મોકોપલ્સ બાઈમેટાલિક કરતા 1000 ગણી વધુ થર્મોઈલેક્ટ્રિક પાવર આપે છે, તેથી વર્તમાન સ્ત્રોતો તેમાંથી બનાવી શકાય છે. મેટલ થર્મોકોપલ્સનો ઉપયોગ માત્ર તાપમાન માપવા માટે થાય છે.
સંદર્ભ! થર્મોકોપલ મેળવવા માટે, તમારે 2 જુદી જુદી ધાતુઓને કનેક્ટ કરવાની જરૂર છે.
હાલમાં, કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સના કુદરતી ક્ષય દરમિયાન પ્રકાશિત ગરમીના રૂપાંતરણના આધારે નવા તત્વો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આવા તત્વોને રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર કહેવામાં આવે છે. અવકાશયાનમાં, પ્લુટોનિયમ-238 આઇસોટોપનો ઉપયોગ કરતા જનરેટરે પોતાને સારી રીતે સાબિત કર્યું છે. તે 30 V ના વોલ્ટેજ પર 470 W ની શક્તિ આપે છે. આ આઇસોટોપનું અર્ધ જીવન 87.7 વર્ષ હોવાથી, જનરેટરનું જીવન ખૂબ લાંબુ છે. ગરમીને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે બાયમેટલ થર્મોકોલનો ઉપયોગ થાય છે.
પ્રકાશ સ્ત્રોતો
20 મી સદીના અંતમાં સેમિકન્ડક્ટર ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસ સાથે, નવા વર્તમાન સ્ત્રોતો દેખાયા - સૌર બેટરી, જેમાં પ્રકાશ ઊર્જા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. જ્યારે પ્રકાશ પ્રવાહના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તેઓ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરવા માટે સેમિકન્ડક્ટર્સની મિલકતનો ઉપયોગ કરે છે. આ અસર ખાસ કરીને સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટર્સમાં મજબૂત છે. પરંતુ હજુ પણ, આવા તત્વોની કાર્યક્ષમતા 15% થી વધુ નથી.સોલાર પેનલ્સ અવકાશ ઉદ્યોગમાં અનિવાર્ય બની ગઈ છે, અને રોજિંદા જીવનમાં તેનો ઉપયોગ થવા લાગ્યો છે. આવા પાવર સપ્લાયની કિંમત સતત ઘટી રહી છે, પરંતુ તે ખૂબ ઊંચી રહે છે: 1 વોટ પાવર દીઠ લગભગ 100 રુબેલ્સ.
રાસાયણિક સ્ત્રોતો
બધા રાસાયણિક સ્ત્રોતોને 3 જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:
- ગેલ્વેનિક
- બેટરીઓ
- થર્મલ
ગેલ્વેનિક કોશિકાઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મૂકવામાં આવેલી બે અલગ અલગ ધાતુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આધારે કાર્ય કરે છે. વિવિધ રાસાયણિક તત્વો અને તેમના સંયોજનો ધાતુઓ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની જોડી તરીકે સેવા આપી શકે છે. તત્વનો પ્રકાર અને લાક્ષણિકતાઓ આના પર નિર્ભર છે.
મહત્વપૂર્ણ! ગેલ્વેનિક કોષોનો ઉપયોગ ફક્ત એક જ વાર થાય છે, એટલે કે. એકવાર ડિસ્ચાર્જ થયા પછી, તેઓ પુનઃસ્થાપિત કરી શકાતા નથી.
ગેલ્વેનિક સ્ત્રોતો (અથવા બેટરી) 3 પ્રકારના હોય છે:
- મીઠું;
- આલ્કલાઇન;
- લિથિયમ.
મીઠું, અથવા અન્યથા "સૂકી", બેટરીઓ ઝીંક કપમાં મૂકવામાં આવેલા ધાતુના મીઠામાંથી પેસ્ટ જેવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરે છે. કેથોડ એ ગ્રેફાઇટ-મેંગેનીઝ સળિયા છે જે કપની મધ્યમાં સ્થિત છે. સસ્તી સામગ્રી અને આવી બેટરીઓના ઉત્પાદનમાં સરળતાએ તેમને સૌથી સસ્તી બનાવી છે. પરંતુ લાક્ષણિકતાઓની દ્રષ્ટિએ, તેઓ આલ્કલાઇન અને લિથિયમ રાશિઓ કરતા નોંધપાત્ર રીતે હલકી ગુણવત્તાવાળા છે.
આલ્કલાઇન બેટરીઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે આલ્કલી, પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના પેસ્ટી દ્રાવણનો ઉપયોગ કરે છે. ઝીંક એનોડને પાઉડર ઝીંક સાથે બદલવામાં આવ્યું હતું, જેણે તત્વ અને ઓપરેટિંગ સમય દ્વારા વર્તમાન આઉટપુટમાં વધારો કરવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું. આ તત્વો મીઠા કરતા 1.5 ગણા લાંબા સમય સુધી સેવા આપે છે.
લિથિયમ કોષમાં, એનોડ લિથિયમ, એક આલ્કલી ધાતુથી બનેલો છે, જેણે ઓપરેશનની અવધિમાં ઘણો વધારો કર્યો છે. પરંતુ તે જ સમયે, લિથિયમની સંબંધિત ઊંચી કિંમતને કારણે કિંમતમાં વધારો થયો. વધુમાં, લિથિયમ બેટરીમાં કેથોડ સામગ્રીના આધારે અલગ વોલ્ટેજ હોઈ શકે છે.તેઓ 1.5 V થી 3.7 V ના વોલ્ટેજ સાથે બેટરી ઉત્પન્ન કરે છે.
બેટરીઓ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના સ્ત્રોત છે જે ઘણા ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રને આધિન થઈ શકે છે. બેટરીના મુખ્ય પ્રકારો છે:
- કાંસા નું તેજાબ;
- લિથિયમ-આયન;
- નિકલ-કેડમિયમ.
લીડ-એસિડ બેટરીમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડના દ્રાવણમાં ડૂબેલી લીડ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે બાહ્ય વિદ્યુત સર્કિટ બંધ થાય છે, ત્યારે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થાય છે, જેના પરિણામે લીડ કેથોડ અને એનોડ પર લીડ સલ્ફેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને પાણી પણ રચાય છે. ચાર્જિંગ દરમિયાન, એનોડ પર લીડ સલ્ફેટ લીડમાં અને કેથોડ પર લીડ ડાયોક્સાઇડમાં ઘટાડો થાય છે.
સંદર્ભ! લીડ-ઝિંક બેટરીનું એક તત્વ 2 V નો વોલ્ટેજ જનરેટ કરે છે. તત્વોને શ્રેણીમાં જોડીને, તમે કોઈપણ વોલ્ટેજ મેળવી શકો છો જે 2 નો ગુણાંક હોય. ઉદાહરણ તરીકે, કારની બેટરીમાં, વોલ્ટેજ 12 V છે, કારણ કે. જોડાયેલ 6 તત્વો.
લિથિયમ-આયન બેટરીને તેનું નામ એ હકીકત પરથી મળ્યું છે કે લિથિયમ આયનો ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં વીજળીના વાહક તરીકે સેવા આપે છે. આયનો કેથોડમાંથી ઉદ્દભવે છે, જે એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ સબસ્ટ્રેટ પર લિથિયમ સોલ્ટથી બનેલું છે. એનોડ વિવિધ સામગ્રીઓથી બનેલો છે: કોપર ફોઇલ સબસ્ટ્રેટ પર ગ્રેફાઇટ, કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ અને અન્ય સંયોજનો.
ઉપયોગમાં લેવાતા ઘટકોના આધારે વોલ્ટેજ 3 V થી 4.2 V હોઈ શકે છે. ઓછા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ અને મોટી સંખ્યામાં ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રને કારણે, લિથિયમ-આયન બેટરી ઘરગથ્થુ ઉપકરણોમાં ખૂબ જ લોકપ્રિય બની છે.
મહત્વપૂર્ણ! લિથિયમ-આયન બેટરીઓ ઓવરચાર્જિંગ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે.તેથી, તેમને ચાર્જ કરવા માટે, તમારે ફક્ત તેમના માટે રચાયેલ ચાર્જર્સનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે, જેમાં બિલ્ટ-ઇન વિશેષ સર્કિટ છે જે ઓવરચાર્જિંગને અટકાવે છે. નહિંતર, બેટરી નાશ પામી શકે છે અને સળગી શકે છે.
નિકલ-કેડમિયમ બેટરીઓમાં, કેથોડ સ્ટીલની જાળી પર નિકલ મીઠાથી બનેલું હોય છે, સ્ટીલની જાળી પર એનોડ કેડમિયમ મીઠાનું બનેલું હોય છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ લિથિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું મિશ્રણ હોય છે. આવી બેટરીનું નોમિનલ વોલ્ટેજ 1.37 V છે. તે 100 થી 900 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રનો સામનો કરી શકે છે.
સંદર્ભ! નિકલ-કેડમિયમ બેટરીને લિથિયમ-આયનથી વિપરીત, વિસર્જિત સ્થિતિમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે.
થર્મલ રાસાયણિક તત્વો બેકઅપ પાવર સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે. તેઓ ચોક્કસ વર્તમાન ઘનતાના સંદર્ભમાં ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ આપે છે, પરંતુ ટૂંકા સેવા જીવન (1 કલાક સુધી) ધરાવે છે. તેઓ મુખ્યત્વે રોકેટ તકનીકમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, જ્યાં વિશ્વસનીયતા અને ટૂંકા ગાળાની કામગીરીની જરૂર હોય છે.
મહત્વપૂર્ણ! શરૂઆતમાં, થર્મલ રાસાયણિક સ્ત્રોતો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરી શકતા નથી. તેમાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ નક્કર સ્થિતિમાં સમાયેલ છે, અને બેટરીને કાર્યકારી સ્થિતિમાં લાવવા માટે, 500-600 ° સે સુધી ગરમ કરવું જરૂરી છે. આવા હીટિંગ ખાસ પાયરોટેકનિક મિશ્રણ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે, જે યોગ્ય સમયે સળગે છે.
વાસ્તવિક સ્ત્રોત અને આદર્શ વચ્ચેનો તફાવત
એક આદર્શ સ્ત્રોત, ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર, લોડમાં સતત વિદ્યુત પ્રવાહની ખાતરી કરવા માટે અનંત આંતરિક પ્રતિકાર હોવો જોઈએ. વાસ્તવિક સ્ત્રોતોમાં મર્યાદિત આંતરિક પ્રતિકાર હોય છે, જેનો અર્થ છે કે વર્તમાન બાહ્ય ભાર અને આંતરિક પ્રતિકાર બંને પર આધાર રાખે છે.
અહીં વિદ્યુત પ્રવાહના આધુનિક સ્ત્રોતોની વિવિધતાનો સંક્ષિપ્ત સારાંશ છે. સમીક્ષામાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, આજની તારીખે, કોઈપણ એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય લાક્ષણિકતાઓ સાથે પ્રભાવશાળી સંખ્યામાં સ્ત્રોતો બનાવવામાં આવ્યા છે.
સમાન લેખો:
