विद्युत धारा के स्रोत कितने प्रकार के होते हैं?

विद्युत धारा स्रोत एक ऐसा उपकरण है जो बंद परिपथ में विद्युत धारा उत्पन्न करता है। आजकल, बड़ी संख्या में ऐसे स्रोतों का आविष्कार किया गया है। प्रत्येक प्रकार का उपयोग एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए किया जाता है।

विद्युत प्रवाह स्रोतों के प्रकार

विद्युत धारा स्रोत निम्न प्रकार के होते हैं:

• यांत्रिक;
• थर्मल;
• रोशनी;
• रासायनिक।

यांत्रिक स्रोत

इन स्रोतों में यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। परिवर्तन विशेष उपकरणों - जनरेटर में किया जाता है। मुख्य जनरेटर टरबाइन जनरेटर हैं, जहां एक इलेक्ट्रिक मशीन गैस या भाप के प्रवाह से संचालित होती है, और हाइड्रो जनरेटर, जो गिरते पानी की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। यह यांत्रिक कन्वर्टर्स हैं जो पृथ्वी पर अधिकांश बिजली का उत्पादन करते हैं।

थर्मल स्रोत

यह वह जगह है जहाँ तापीय ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित किया जाता है। संपर्क धातुओं या अर्धचालकों के दो जोड़े - थर्मोकपल के बीच तापमान अंतर से विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस मामले में, आवेशित कणों को गर्म से ठंडे क्षेत्र में ले जाया जाता है। करंट का परिमाण सीधे तापमान अंतर पर निर्भर करता है: जितना अधिक अंतर, उतना ही अधिक विद्युत प्रवाह।अर्धचालकों पर आधारित थर्मोकपल बाईमेटल थर्मोकपल की तुलना में 1000 गुना अधिक थर्मल आउटपुट देते हैं, इसलिए उनका उपयोग वर्तमान स्रोत बनाने के लिए किया जा सकता है। धातु थर्मोकपल का उपयोग केवल तापमान मापने के लिए किया जाता है।

बख्शीश! थर्मोकपल बनाने के लिए, 2 अलग-अलग धातुओं को एक साथ जोड़ना होगा।

रेडियोधर्मी समस्थानिकों के प्राकृतिक क्षय से निकलने वाली ऊष्मा के रूपांतरण के आधार पर अब नए तत्वों का विकास किया गया है। ऐसे तत्वों को रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर कहा जाता है। अंतरिक्ष यान में अच्छी तरह से सिद्ध जनरेटर, जहां आइसोटोप प्लूटोनियम -238 का उपयोग किया जाता है। यह 30 V के वोल्टेज पर 470 W की शक्ति देता है। चूंकि इस आइसोटोप का आधा जीवन 87.7 वर्ष है, इसलिए जनरेटर का जीवनकाल बहुत लंबा है। एक द्विधातु थर्मोकपल गर्मी से बिजली कनवर्टर के रूप में कार्य करता है।

प्रकाश के स्रोत

बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में अर्धचालक भौतिकी के विकास के साथ-साथ करंट के नए स्रोत सामने आए - सौर सेल, जिसमें प्रकाश की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। वे प्रकाश प्रवाह के संपर्क में आने पर वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए अर्धचालकों की संपत्ति का उपयोग करते हैं। सिलिकॉन अर्धचालकों में यह प्रभाव विशेष रूप से मजबूत है। फिर भी, ऐसी कोशिकाओं की दक्षता 15% से अधिक नहीं होती है। अंतरिक्ष उद्योग में सौर बैटरी अनिवार्य हो गई है और रोजमर्रा की जिंदगी में भी इसका इस्तेमाल शुरू हो गया है। ऐसे बिजली स्रोतों की कीमत लगातार कम हो रही है, लेकिन यह काफी अधिक है: प्रति 1 वाट बिजली के बारे में 100 रूबल।

रासायनिक स्रोत

सभी रासायनिक स्रोतों को 3 समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

1. बिजली उत्पन्न करनेवाली
2. एक्युमुलेटरों
3. थर्मल

गैल्वेनिक कोशिकाएं इलेक्ट्रोलाइट में रखी दो अलग-अलग धातुओं की परस्पर क्रिया के आधार पर काम करती हैं। धातु और इलेक्ट्रोलाइट जोड़े विभिन्न रासायनिक तत्व और उनके यौगिक हो सकते हैं। तत्व का प्रकार और विशेषताएं इस पर निर्भर करती हैं।

महत्वपूर्ण! गैल्वेनिक सेल का उपयोग केवल एक बार किया जाता है, यानी एक बार डिस्चार्ज होने के बाद, उन्हें बहाल नहीं किया जा सकता है।

3 प्रकार के बिजली उत्पन्न करने वाले स्रोत (या बैटरी) हैं:

1. खारा;
2. क्षारीय;
3. लिथियम।

नमक या अन्यथा "सूखी" बैटरी जस्ता कप में रखे किसी धातु के नमक के पेस्टी इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती हैं। कैथोड कप के केंद्र में एक ग्रेफाइट-मैंगनीज रॉड है। सस्ती सामग्री और ऐसी बैटरियों के निर्माण में आसानी ने उन्हें सबसे सस्ता बना दिया। लेकिन उनकी विशेषताएं क्षारीय और लिथियम बैटरी की तुलना में बहुत कम हैं।

क्षारीय बैटरी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में क्षार पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के पेस्टी घोल का उपयोग करती हैं। जिंक एनोड को पाउडर जिंक से बदल दिया गया, जिससे सेल के वर्तमान उत्पादन और परिचालन समय में वृद्धि हुई। ये कोशिकाएं नमक कोशिकाओं की तुलना में 1.5 गुना अधिक समय तक चलती हैं।

लिथियम सेल में, एनोड लिथियम से बना होता है, जो एक क्षारीय धातु है, जिसने ऑपरेटिंग समय को काफी बढ़ा दिया है। लेकिन साथ ही, लिथियम की सापेक्ष उच्च लागत के कारण कीमत में वृद्धि हुई है। इसके अलावा, लिथियम बैटरी में कैथोड की सामग्री के आधार पर अलग-अलग वोल्टेज हो सकते हैं। बैटरी 1.5V से 3.7V तक के वोल्टेज के साथ उपलब्ध हैं।

बैटरी - विद्युत प्रवाह के स्रोत, जो कई चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के अधीन हो सकते हैं। बैटरी के मुख्य प्रकार हैं:

1. लैड एसिड;
2. लिथियम-आयन;
3. निकल-कैडमियम।

लेड-एसिड बैटरियों में सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में डूबी हुई लेड प्लेट्स होती हैं। जब एक बाहरी विद्युत सर्किट बंद हो जाता है, तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जो कैथोड और एनोड पर लेड सल्फेट को लेड में परिवर्तित करती है, और पानी बनता है। चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, एनोड पर लेड सल्फेट कैथोड पर लेड और लेड डाइऑक्साइड में कम हो जाता है।

स्रोत! एक लेड-जिंक बैटरी सेल 2 V का वोल्टेज उत्पन्न करता है। सेल को श्रृंखला में जोड़कर, आप 2 का कोई भी वोल्टेज गुणक प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, कार बैटरी में, वोल्टेज 12 V है, क्योंकि 6 सेल जुड़े हुए हैं।

लिथियम-आयन बैटरी का नाम इसलिए पड़ा क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट में बिजली का वाहक लिथियम आयन होता है। आयन कैथोड पर उत्पन्न होते हैं, जो एल्यूमीनियम पन्नी के एक सब्सट्रेट पर लिथियम नमक से बना होता है। एनोड विभिन्न सामग्रियों से बना होता है: ग्रेफाइट, कोबाल्ट ऑक्साइड और तांबे के पन्नी के एक सब्सट्रेट पर अन्य यौगिक।

उपयोग किए गए घटकों के आधार पर वोल्टेज 3 वी और 4.2 वी के बीच हो सकता है। अपने कम स्व-निर्वहन और उच्च संख्या में चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के कारण, लिथियम-आयन बैटरी घरेलू उपकरणों में बहुत लोकप्रिय हो गई हैं।

महत्वपूर्ण! लिथियम-आयन बैटरी ओवरचार्जिंग के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं। इसलिए, उन्हें चार्ज करने के लिए, आपको केवल उनके लिए डिज़ाइन किए गए चार्जर का उपयोग करना चाहिए, जिसमें ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए विशेष सर्किट अंतर्निहित हैं। अन्यथा, यह बैटरी को नष्ट कर सकता है और आग पकड़ सकता है।

निकल-कैडमियम बैटरी के साथ, कैथोड स्टील ग्रिड पर निकल नमक से बना होता है, एनोड स्टील ग्रिड पर कैडमियम नमक से बना होता है, और इलेक्ट्रोलाइट लिथियम हाइड्रॉक्साइड और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का मिश्रण होता है। ऐसी बैटरी का रेटेड वोल्टेज 1.37 वी है। यह 100 से 900 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों का सामना कर सकता है।

बख्शीश! लिथियम-आयन बैटरियों के विपरीत, Ni-Cd बैटरी को डिस्चार्ज की गई स्थिति में स्टोर किया जा सकता है।

थर्मल केमिकल सेल बैकअप पावर स्रोत के रूप में काम करते हैं। वे उत्कृष्ट वर्तमान घनत्व विशेषताओं देते हैं, लेकिन एक छोटी सेवा जीवन (1 घंटे तक) है। वे मुख्य रूप से रॉकेट प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाते हैं जहां विश्वसनीयता और अल्पकालिक संचालन की आवश्यकता होती है।

महत्वपूर्ण! प्रारंभ में, थर्मल रासायनिक स्रोत विद्युत प्रवाह नहीं दे सकते हैं। उनमें एक ठोस अवस्था में एक इलेक्ट्रोलाइट होता है, और बैटरी को चालू करने के लिए इसे 500-600 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना आवश्यक है। ऐसा हीटिंग एक विशेष पायरोटेक्निक मिश्रण द्वारा किया जाता है, जिसे सही समय पर प्रज्वलित किया जाता है।

एक वास्तविक और एक आदर्श स्रोत के बीच का अंतर

एक आदर्श स्रोत, भौतिकी के नियमों के अनुसार, लोड में विद्युत प्रवाह की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक अनंत आंतरिक प्रतिरोध होना चाहिए। वास्तविक स्रोतों में एक सीमित आंतरिक प्रतिरोध होता है, जिसका अर्थ है कि वर्तमान बाहरी भार और आंतरिक प्रतिरोध दोनों पर निर्भर करता है।

संक्षेप में, यह सभी आधुनिक विद्युत प्रवाह स्रोतों की विविधता के बारे में है। जैसा कि अवलोकन से देखा जा सकता है, आज किसी भी एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त विशेषताओं वाले प्रभावशाली स्रोतों का निर्माण किया गया है।

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