第一节 电是从哪儿来的?
电是一种自然现象,是一种能量。
一、电池中的电从何而来?
电视机遥控器用的电池大多数是7号,如图1-1-1,它的兄弟还有5号、1号、2号等,以5与7号使用最为普遍,如图1-1-2。
图1-1-1 7号电池用途
图1-1-2 常见电池
这些电池中的电如何“变”出来的呢?电池是由石墨棒(正极,用“+”表示)、锌片(负极,用“–”表示)、电解质构成的,通过化学反应而产生电。如图1-1-2所示电池每节电压是1.5V(伏)。正负极如图1-1-3所示。
图1-1-3 电池正负极
2032纽扣电池是咱们这本书中电子制作的必备元件,每节电压是3V(伏),普通2032电池输出电流小,使用非常安全,即使在电子制作中不小心发生短路(记住这个名字,后面会讲解),也不会引起危险。
2032电池由二氧化锰(正极)、金属锂(负极)、电解液构成,也是通过化学反应而产生电,外形如纽扣,所以又称为纽扣电池。
电脑在关机后,重新打开,时钟可以继续走时,核心就是主板上安装有2032电池,如图1-1-4,它的主要作用是在电脑关机后,能继续为时钟芯片供电。
图1-1-4 2032电池
由于2032电池低电压小电流,所以不用担心伤害到入门电子爱好者,你可以尽情大胆地进行电子制作,有它为你“保驾护航”!2032电池正负极如图1-1-5,图1-1-6。
图1-1-5 2032电池正极
图1-1-6 2032电池的负极
父亲:毛毛(儿子小名),刚才的冰淇淋好吃吗?
儿子:好吃,我最喜欢吃甜的东西了。
父亲:那你知道电是什么味道吗?
儿子:电还有味道?甜的?还是咸的?快让我尝尝!
父亲:好,别着急,和爸爸一起做完这个小实验你就知道电的味道了。
特别注意
请严格按照以下要求:将2032电池正负极交接处,轻轻接触舌头,如图1-1-7,图1-1-8所示,为了安全,禁止用其他电源感知电的刺激与味道。
图1-1-7 品尝电的味道
图1-1-8 展示品尝的部位
儿子:挺好玩的,甜甜的,麻麻的,我也说不好是什么味道?
父亲:品尝电的味道,每个人感受都不太一样。
以上仅介绍电子制作中常见的两种电池,有兴趣的小朋友,可以百度搜索了解手机电池,锂电池等是如何产生电的,这些电池都属于直流电。
二、日常生活用电从何而来?
由于电池容量很有限,主要用在便携以及耗电量小的电器中。家里的空调、电磁炉、厂矿中使用的电动机,用于灌溉的抽水机这些机器的运转都离不开电,这些电从何而来,又是如何产生的呢?
生活电器用到的电,都是发电机发出来的,是交流电。进入到我们家里的两条电线,一条是火线,另一条是零线。可以用电笔测出哪条是火线。如图1-1-9所示。
图1-1-9 电笔
生活用电大多来自于火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电,还有核发电等。
以火力发电为例,煤炭燃烧后将锅炉里的水变为蒸汽,蒸汽推动汽轮机,汽轮机带动发电机,如图1-1-10所示。水力发电是由水轮机带动发电机如图1-1-11。风力发电是由巨大的风叶带动发电机,如图1-1-12。
图1-1-10 火力发电
图1-1-11 水力发电
图1-1-12 风力发电
太阳能发电干净,不产生危害,所以太阳能发电被誉为是理想的清洁能源,如图1-1-13。通过光伏组件产生电压,再经过逆变器(直流变交流的设备)转换为符合要求的电压。太阳能发电目前正在推广中,有些家庭在房顶安装太阳能发电设备,在自给自足的同时,多余的电还可以出售给国家电网。
图1-1-13 太阳能发电
如果你看过发射人造卫星的电视直播,一定有这样的镜头,当控制中心传出“太阳能帆板已打开”,全场掌声响起,因为太阳能帆板打开,如图1-1-14所示,就意味着能持续为人造卫星提供电能。
图1-1-14 卫星太阳能帆板
核电厂一般建在偏远地区(比如海边),如图1-1-15所示,核电在正常情况下是安全而干净的,但是一旦发生核泄漏,后果是可怕的。主要原理是核裂变产生巨大的热量,使水变为蒸汽,蒸汽推动发电机,是不是与火力发电很相似呢?
图1-1-15 核发电
电是如何到流到千家万户的?不管是风力发电还是火力发电,电压都需要经过升压后传送到目的地,再降到符合要求的电压,比如家里照明电是220V(伏),灌溉用的水泵是380V(伏),小朋友是不是又在眨眼睛,为什么要升电压,又要降电压。这是一个初中乃至高中才会学到的知识,不过现在我可以简单告诉你,这么做是为了降低传输线路损耗,见图1-1-16。
图1-1-16 高压输电