Источники тока бывают различные, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные частицы накапливаются на полюсах источника тока, — так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подключают проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой — отрицательно.

Между полюсами источника образуется электрическое поле. Если соединить полюсы проводником, то электрическое поле возникнет и в проводнике. Под действием этого поля свободные заряженные частицы в проводнике будут двигаться, возникнет электрический ток.

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, химической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.

В электрической машине, например (рис. 225), в электрическую энергию превращается механическая энергия. На рисунке 226 изображен термоэлемент, состоящий из спая двух проволок из различных металлов. При нагревании места спая в проводниках, соединенных с термоэлементом, возникает электрический ток. В термоэлементе внутренняя энергия нагревателя превращается в электрическую энергию. При освещении некоторых веществ, например, селена, оксида меди (I), кремния, световая энергия непосредственно превращается в электрическую энергию, — это явление фотоэффекта. На нем основано устройство и действие фотоэлементов (рис. 227).

Термоэлементы и фотоэлементы изучают в курсе физики старших классов. Мы рассмотрим более подробно устройство и работу гальванических элементов и аккумуляторов, которые будем использовать в опытах по электричеству.

В гальваническом элементе происходит превращение химической энергии в электрическую.

Простейший гальванический элемент Вольта состоит из цинковой и медной пластин, опущенных в водный раствор серной кислоты (рис. 228). При взаимодействии цинка с кислотой внутри элемента происходит разделение частиц, имеющих электрический заряд. При этом цинковая пластина становится отрицательно заряженной, а медная — положительно заряженной. Между заряженными пластинами, которые называют электродами, возникает электрическое поле.

Если соединить медную и цинковую пластины элемента проводником, то по всей длине проводника начнут перемещаться электроны, в цепи возникнет электрический ток. На рисунке 228 полюсы элемента соединены через электрическую лампу.

Широкое практическое применение имеет сухой гальванический элемент (рис. 229). Этот элемент состоит из цинкового сосуда Ц (рис. 230), в который вставлен угольный стержень У. Стержень помещен в полотняный мешочек П, наполненный смесью оксида марганца (IV) с углем. Вместо жидкости в элементе используют густой клейстер К, приготовленный из муки на растворе нашатыря. Цинковый сосуд с содержимым помещен в картонную коробку и, залит сверху слоем смолы С, в котором сделано небольшое отверстие для выхода образующихся при работе газов. Зажим на угольном стержне является положительным полюсом элемента, а цинковый сосуд — отрицательным полюсом.

Из нескольких таких элементов можно составить батарею. На рисунке 231 изображена батарея для карманного фонаря. В этой батарее угольный стержень первого элемента соединен с цинковым стаканчиком второго, а угольный стержень второго — со стаканчиком третьего элемента. От цинкового стаканчика первого элемента и угольного стержня третьего выведены две жестяные пластинки, которые являются полюсами батареи: первая — отрицательным, вторая — положительным.

Простейший аккумулятор состоит из двух свинцовых пластин, помещенных в раствор серной кислоты.

Чтобы аккумулятор стал источником тока, его надо «зарядить». Для зарядки через аккумулятор пропускают ток от какого-нибудь источника. Когда аккумулятор зарядится, его можно использовать как самостоятельный источник тока. Полюсы аккумуляторов обозначены знаками «+» и «—». При зарядке положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом источника тока, отрицательный — с отрицательным полюсом.

В аккумуляторе во время зарядки электрический ток совершает работу, в результате которой увеличивается химическая энергия аккумулятора. При разрядке же аккумулятора химическая энергия превращается в другие виды энергий в процессе работы, которую совершает ток.

Кроме свинцовых, или кислотных, аккумуляторов, широко применяют железоникелевые, или щелочные, аккумуляторы. На рисунке 232 изображена батарея кислотных, а на рисунке 233 — батарея щелочных аккумуляторов.

Аккумуляторы имеют широкое и разнообразное применение. Они служат для освещения железнодорожных вагонов, автомобилей, для запуска автомобильного двигателя (стартера). Батареи аккумуляторов питают электроэнергией подводную лодку под водой. Радиопередатчики и научная аппаратура на искусственных спутниках Земли также получают электропитание от аккумуляторов, установленных на спутнике.

На электростанциях электрический ток получают с помощью генераторов.

Вопросы. 1. Какова роль источника тока? 2. Что такое полюсы источника тока? 3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока? 4. Какие превращения энергии происходят при работе электрической машины? термоэлемента? фотоэлемента? 5. Как устроен элемент Вольта? 6. Какие превращения энергии происходят в элементе Вольта? 7. Какой электрод в элементе Вольта является положительным, какой — отрицательным? 8. Какие энергетические процессы происходят при зарядке и разрядке аккумулятора? 9. С какими полюсами источника тона соединяют полюсы аккумулятора при его зарядке? 10. Где на практике применяют аккумуляторы?

Задание.

Приготовьте доклады на темы:

• Открытие Гальвани.
• Исследования Вольта.
• Вольтов столб.