Zdroje elektrického napětí

Zdrojů elektrického napětí je mnoho druhů. Historicky nejstarším používaným zdrojem je primární (galvanický) článek.

Podle arecheologických nálezů v roce 1936 - 1937 se předpokládalo, že k prvnímu použití chemických zdrojů proudu došlo asi před 2000 roky. Z jiných archeologických nálezů z doby asi 2500 let př n. l. však vyplývá, že chemické zdroje proudu mohly být používány pro galvanické pozlacování již asi před 4500 lety.

Teprve rozvoj přírodních věd počátkem minulého století vedl k praktické realizaci elektrochemických zdrojů s různými systémy elektrod. U elektrochemických článků se k vytvoření napětí využívá chemické reakce příslušných látek. První galvanický článek, o kterém je zachována dokumentace je Voltův článek, který dosahoval napětí 0,9 V. Další zdokonalení přinesl Léclanchéův článek, který obsahoval zápornou zinkovou elektrodu a kladnou uhlíkovou. Napětí článku dosahovalo 1,45 V. Tento článek můžeme považovat za předchůdce dnešních velmi běžných zinkouhlíkových článků, se kterými se setkáváme v podobě standardní tužkových článků, monočlánků o napětí 1,5 V a případně baterií z nich složených, např. plochá baterie - 4,5 V. Dále existují primární články alkalické, vhodné pro trvalé vybíjení. Rtuťové články, nejčastěji v knoflíkovém provedení se vyznačují vysokou měrnou energií (Wh/kg), cca 10× větší než u zinkouhlíkových článků. Stříbrooxidové články, které jsou konstruovány obdobně jako rtuťové (neobsahují jedovatou rtuť). Také existují lithiové články, které mají vyšší napětí - přibližně 3 V. Jsou ideální pro dlouhodobé napájení elektrických zařízení po dobu až 10 let (zálohování počítačových pamětí).

Narozdíl od primárních článků jsou často využívány akumulátorové články, které pracují také na chemickém principu a lze je opakovaně nabíjet. Nejčastěji používané akumulátory jsou olověné, především v automobilech, dále nikl-kadmiové používané v přístrojích spotřební elektroniky a nejnověji lithium-iontové, díky své vysoké měrné energii používané pro napájení videokamer, notebooků a nových mobilních telefonů.

Dalšími z chemických článků jsou články palivové. Jsou to zdroje, které mění chemickou energii paliva a oxidovadla na elektrický proud. Jako palivo v palivových článcích může být použit např. vodík a kyslík.

Kromě chemických zdrojů napětí se využívají i další fyzikální principy k získání elektrického napětí:

solární články, u kterých dochází k přeměně energie světelného záření, dopadajícího na polovodičový PN přechod na elektrický proud.

Termočlánky (Peltiérovy), kde dochází k přímé přeměně tepelné energie na elektrický proud. Napětí článku je přímo uměrné rozdílu teplot mezi chladným a teplým koncem článku.

Dále k získání elektrického napětí jsou dynama a alternátory, které přeměňují mechanickou energii na elektrickou. Jsou založeny na principu indukce napětí v pohybujícím se vodiči v magnetickém poli. Používají se v automobilech a jako velké generátory v elektrárnách.