ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોત એ એક ઉપકરણ છે જે બંધ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે. આજકાલ, આવા સ્ત્રોતોની મોટી સંખ્યામાં શોધ કરવામાં આવી છે. દરેક પ્રકારનો ઉપયોગ ચોક્કસ હેતુ માટે થાય છે.
સમાવિષ્ટો.
ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોતોના પ્રકાર
નીચેના પ્રકારના વિદ્યુત પ્રવાહ સ્ત્રોતો છે:
- યાંત્રિક
- થર્મલ
- પ્રકાશ
- રાસાયણિક
યાંત્રિક સ્ત્રોતો
આ સ્ત્રોતોમાં, યાંત્રિક ઊર્જા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. પરિવર્તન ખાસ ઉપકરણો - જનરેટરમાં કરવામાં આવે છે. મુખ્ય જનરેટર ટર્બાઇન 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. તે યાંત્રિક કન્વર્ટર છે જે પૃથ્વી પર મોટાભાગની વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.
થર્મલ સ્ત્રોતો
આ તે છે જ્યાં થર્મલ ઊર્જા વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. વિદ્યુત પ્રવાહ સંપર્ક કરતી ધાતુઓ અથવા સેમિકન્ડક્ટરની બે જોડી - થર્મોકોપલ્સ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવત દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આ કિસ્સામાં, ચાર્જ કરેલા કણોને ગરમથી ઠંડા વિસ્તારમાં પરિવહન કરવામાં આવે છે. વર્તમાનની તીવ્રતા તાપમાનના તફાવત પર સીધો આધાર રાખે છે: જેટલો મોટો તફાવત, તેટલો મોટો વિદ્યુત પ્રવાહ.સેમિકન્ડક્ટર પર આધારિત થર્મોકોપલ્સ બાયમેટલ થર્મોકોપલ્સ કરતાં 1000 ગણા વધારે થર્મલ આઉટપુટ આપે છે, તેથી તેનો ઉપયોગ વર્તમાન સ્ત્રોતો બનાવવા માટે થઈ શકે છે. મેટલ થર્મોકોલનો ઉપયોગ માત્ર તાપમાન માપવા માટે થાય છે.
ટીપ! થર્મોકોપલ બનાવવા માટે, 2 જુદી જુદી ધાતુઓ એકસાથે જોડવી આવશ્યક છે.
કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ્સના કુદરતી ક્ષય દ્વારા પ્રકાશિત ગરમીના રૂપાંતરણના આધારે હવે નવા તત્વો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આવા તત્વોને રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર કહેવામાં આવે છે. અવકાશયાનમાં સારી રીતે સાબિત જનરેટર, જ્યાં આઇસોટોપ પ્લુટોનિયમ-238 નો ઉપયોગ થાય છે. તે 30 V ના વોલ્ટેજ પર 470 W ની શક્તિ આપે છે. આ આઇસોટોપનું અર્ધ જીવન 87.7 વર્ષ હોવાથી, જનરેટરનું જીવનકાળ ખૂબ લાંબુ છે. બાયમેટાલિક થર્મોકોલ ગરમીથી વીજળી કન્વર્ટર તરીકે કામ કરે છે.
પ્રકાશ સ્ત્રોતો
વીસમી સદીના અંતમાં સેમિકન્ડક્ટર ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસ સાથે વર્તમાનના નવા સ્ત્રોતો - સૌર કોષો, જેમાં પ્રકાશની ઊર્જા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. જ્યારે પ્રકાશ પ્રવાહના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તેઓ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરવા માટે સેમિકન્ડક્ટરની મિલકતનો ઉપયોગ કરે છે. સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટર્સમાં આ અસર ખાસ કરીને મજબૂત છે. તેમ છતાં, આવા કોષોની કાર્યક્ષમતા 15% થી વધુ નથી. સોલાર બેટરીઓ અવકાશ ઉદ્યોગમાં અનિવાર્ય બની ગઈ છે અને રોજિંદા જીવનમાં પણ તેનો ઉપયોગ થવા લાગ્યો છે. આવા પાવર સ્ત્રોતોની 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
- સંચયકર્તાઓ
- થર્મલ
ગેલ્વેનિક કોશિકાઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મૂકવામાં આવેલી બે જુદી જુદી ધાતુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આધારે કાર્ય કરે છે. ધાતુ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જોડી અલગ અલગ રાસાયણિક તત્વો અને તેમના સંયોજનો હોઈ શકે છે. તત્વનો પ્રકાર અને લાક્ષણિકતાઓ આના પર નિર્ભર છે.
મહત્વપૂર્ણ! ગેલ્વેનિક કોષોનો ઉપયોગ ફક્ત એક જ વાર થાય છે, એટલે કે એકવાર વિસર્જિત થાય છે, તે પુનઃસ્થાપિત કરી શકાતા નથી.
ગેલ્વેનિક સ્ત્રોતો (અથવા બેટરી) 3 પ્રકારના હોય છે:
- ખારા;
- આલ્કલાઇન;
- લિથિયમ.
મીઠું અથવા અન્યથા "સૂકી" બેટરીઓ ઝીંક કપમાં મૂકવામાં આવેલા અમુક ધાતુના મીઠાના પેસ્ટી ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો ઉપયોગ કરે છે. કેથોડ એ કપની મધ્યમાં ગ્રેફાઇટ-મેંગેનીઝની લાકડી છે. સસ્તી સામગ્રી અને આવી બેટરીઓના ઉત્પાદનની સરળતાએ તેમને સૌથી સસ્તી બનાવી છે. પરંતુ તેમની લાક્ષણિકતાઓ આલ્કલાઇન અને લિથિયમ બેટરી કરતા ઘણી હલકી ગુણવત્તાની છે.
આલ્કલાઇન બેટરીઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે આલ્કલી પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના પેસ્ટી દ્રાવણનો ઉપયોગ કરે છે. ઝીંક એનોડને પાવડર ઝીંક દ્વારા બદલવામાં આવ્યું હતું, જેણે સેલના વર્તમાન આઉટપુટ અને ઓપરેટિંગ સમયને વધાર્યો હતો. આ કોષો મીઠાના કોષો કરતા 1.5 ગણા લાંબા સમય સુધી રહે છે.
લિથિયમ કોષમાં, એનોડ લિથિયમ, એક આલ્કલાઇન ધાતુથી બનેલું છે, જેણે કાર્યકારી સમયને નોંધપાત્ર રીતે વધાર્યો છે. પરંતુ તે જ સમયે, લિથિયમની સંબંધિત ઊંચી કિંમતને કારણે કિંમતમાં વધારો થયો છે. વધુમાં, લિથિયમ બેટરીમાં કેથોડની સામગ્રીના આધારે વિવિધ વોલ્ટેજ હોઈ શકે છે. બેટરી 1.5V થી 3.7V સુધીના વોલ્ટેજ સાથે ઉપલબ્ધ છે.
બેટરી - ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહના સ્ત્રોતો, 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 જે લીડને કેથોડ અને એનોડ પર લીડ સલ્ફેટમાં ફેરવે છે અને પાણી રચાય છે. ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, એનોડ પર લીડ સલ્ફેટ કેથોડ પર લીડ અને લીડ ડાયોક્સાઇડમાં ઘટાડો થાય છે.
સ્ત્રોત! એક લીડ-ઝીંક બેટરી કોષ 2 V નો વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે. કોષોને શ્રેણીમાં જોડીને, તમે 2 નો કોઈપણ વોલ્ટેજ ગુણાંક મેળવી શકો છો. ઉદાહરણ તરીકે, કારની બેટરીમાં, વોલ્ટેજ 12 V છે, કારણ કે 6 કોષો જોડાયેલા છે.
લિથિયમ-આયન બેટરીને તેનું નામ મળ્યું કારણ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં વીજળીનો વાહક લિથિયમ આયનો છે. આયનો કેથોડ પર ઉદભવે છે, જે એલ્યુમિનિયમ ફોઇલના સબસ્ટ્રેટ પર લિથિયમ સોલ્ટથી બનેલું છે. એનોડ વિવિધ સામગ્રીઓથી બનેલો છે: કોપર ફોઇલના સબસ્ટ્રેટ પર ગ્રેફાઇટ, કોબાલ્ટ ઓક્સાઇડ અને અન્ય સંયોજનો.
ઉપયોગમાં લેવાતા ઘટકોના આધારે વોલ્ટેજ 3 V અને 4.2 V ની વચ્ચે હોઈ શકે છે. તેમના ઓછા સ્વ-ડિસ્ચાર્જ અને ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રની વધુ સંખ્યાને કારણે, લિથિયમ-આયન બેટરીઓ 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 જ રચાયેલ ચાર્જર્સનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, જેમાં ઓવરચાર્જિંગને રોકવા માટે બિલ્ટ-ઇન વિશેષ સર્કિટ હોય છે. નહિંતર, તે બેટરીનો નાશ કરી શકે છે અને તેને આગ પકડી શકે છે.
નિકલ-કેડમિયમ બેટરીઓ સાથે, કેથોડ સ્ટીલ ગ્રીડ પર નિકલ મીઠાથી બનેલું છે, સ્ટીલ ગ્રીડ પર એનોડ કેડમિયમ મીઠું બને છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ લિથિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું મિશ્રણ છે. આવી બેટરીનું રેટ કરેલ વોલ્ટેજ 1.37 V છે. તે 100 થી 900 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રનો સામનો કરી શકે છે.
ટીપ! લિથિયમ-આયન બેટરીઓથી વિપરીત, Ni-Cd બેટરીને ડિસ્ચાર્જ થયેલી સ્થિતિમાં સંગ્રહિત કરી શકાય છે.
થર્મલ રાસાયણિક કોષો બેકઅપ પાવર સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે. તેઓ ઉત્તમ વર્તમાન ઘનતા લાક્ષણિકતાઓ આપે છે, પરંતુ ટૂંકા સેવા જીવન (1 કલાક સુધી) ધરાવે છે. તેઓ મુખ્યત્વે રોકેટ તકનીકમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે જ્યાં વિશ્વસનીયતા અને ટૂંકા ગાળાના ઓપરેશનની જરૂર હોય છે.
મહત્વપૂર્ણ! શરૂઆતમાં, થર્મલ રાસાયણિક સ્ત્રોતો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ આપી શકતા નથી. તેઓ ઘન સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ધરાવે છે, અને બેટરીને કાર્યરત બનાવવા માટે તેને 500-600 °C સુધી ગરમ કરવું જરૂરી છે. આવા હીટિંગ ખાસ પાયરોટેકનિક મિશ્રણ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે યોગ્ય સમયે સળગાવવામાં આવે છે.
વાસ્તવિક અને આદર્શ સ્ત્રોત વચ્ચેનો તફાવત
એક આદર્શ સ્ત્રોત, ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર, લોડમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત 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.
તે, ટૂંકમાં, આધુનિક ઇલેક્ટ્રિક વર્તમાન સ્ત્રોતોની વિવિધતા વિશે છે. વિહંગાવલોકનમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, આજે કોઈપણ એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય લાક્ષણિકતાઓ સાથે પ્રભાવશાળી સંખ્યામાં સ્ત્રોતો બનાવવામાં આવ્યા છે.
સંબંધિત લેખો:
