Co je to elektrická energie?

Elektrická energie je výsledkem pohybu elektrického náboje a běžně se označuje jako jednoduše „elektřina“. Nakonec má svůj původ v elektromagnetické síle: jedna ze čtyř základních přírodních sil a ta, která je zodpovědná za chování elektricky nabitých objektů. Elektrická energie je výsledkem interakce subatomických částic s touto silou. Elektřina se projevuje v přírodních jevech, jako je blesk, a je pro život nezbytný na základní úrovni. Schopnost lidí vytvářet, přenášet a ukládat elektřinu je zásadní pro moderní průmysl, technologii a ve většině zemí domácího života.

Původ elektrické energie

Existují dva typy elektrického náboje, nazývané pozitivní a negativní. Pokud jsou dva elektricky nabité předměty přiblíženy k sobě, zažijí sílu. Pokud jsou poplatky stejné - pozitivní nebo oba negativní - bude síla působit tak, aby prosazovala objektydaleko od sebe. Pokud mají různé poplatky, přitahují se navzájem. Tato odpuzování nebo přitažlivost je známá jako elektromagnetická síla a lze ji využít k vytvoření toku elektrické energie.

atomy se skládají z jádra obsahujícího pozitivně nabité protony, přičemž kolem něj obíhají negativně nabité elektrony. Protony obvykle zůstávají v jádru, ale elektrony se mohou pohybovat z atomu na atom, což jim umožňuje protékat materiály, jako jsou kovy, které provádějí elektřinu. Místo s přebytkem elektronů na protony bude mít záporný náboj; Místo s deficitem bude mít kladný náboj. Protože opačné náboje se navzájem přitahují, elektrony budou proudit z negativně nabité oblasti do pozitivně nabité, pokud to dovolí, a vytvořit elektrický proud.

Používání elektrické energie

Elektřina je užitečná jak sama o sobě, tak jako prostředek tRansferring Energy na velké vzdálenosti. Je to nezbytné pro různé průmyslové procesy, telekomunikace a internet, počítače, televizory a mnoho dalších zařízení v běžném používání. Může být také přeměněn na jiné formy energie pro použití v různých jiných aplikacích.

Když elektrický proud protéká vodičem, generuje určité množství tepla. Generovaná částka závisí na tom, jak dobře materiál vede elektřinu. Dobrý vodič, jako je měď, produkuje velmi málo. Z tohoto důvodu se měděné vodiče a kabely běžně používají k přenosu elektřiny: když se vyrábí teplo, je ztracena energie, takže dobrý vodič minimalizuje ztrátu energie. Materiály, které provádějí elektřinu méně dobře, produkují více tepla, takže jsou například používány v elektrických ohřívačích, sporáky a pecích.

Elektrickou energii lze také převést na světlo. Časná oblouková světla závisela na elektrickém výboji přes malou mezeru, aby se zahříval vzduch do bodu, kdy svítí a MDpopel; stejný princip jako Lightning. Později byla zavedena žárovka vlákna: to se spoléhá na to, že proud způsobuje, že tenký, stočený drát září bílým. Moderní, energeticky úsporné žárovky procházejí vysokým napěťovým proudem tenkým plynem, což způsobuje, že vydává ultrafialové světlo, které zasáhne zářivkový povlak za vzniku viditelného světla.

Když se v magnetickém poli pohybuje vodivý materiál, jako je měděný drát, generuje se proud. Naopak, proud protékající drátem, pokud zažije magnetické pole, produkuje pohyb. Toto je princip za elektrickým motorem. Tato zařízení se skládají z uspořádání magnetů a cívek měděného drátu tak, že když proud protéká drátem, vytvoří se otočný pohyb. Elektrické motory se široce používají v průmyslu a v domácnosti, například u praček a DVD přehrávačů.

Měření elektrické energie

Energie se měří v joulech, což je termín pojmenovaný po fyzikáře James Prescott Joule. Jeden Joule je zhruba množství energie potřebné ke zvednutí hmotnosti jedné libry (0,45 kilogramu) vertikální vzdálenost devíti palců (22,9 cm). Je však obvykle pohodlnější myslet na elektřinu z hlediska energie, která je energie dělena časem nebo rychlostí, kterou teče. To dává možná známější jednotku Watta, pojmenovaného po vědci James Watt. Jeden Watt je ekvivalentní jedné joule za sekundu.

Existuje řada dalších jednotek, které se vztahují k elektřině. Coulomb je jednotka elektrického náboje. Lze jej považovat za množství elektronů - 1,6 x 10 ¹⁹ - protože všechny elektrony mají stejné, velmi malé, náboj. Ampére, obvykle zkrácená na „zesilovače“, je jednotka elektrického proudu nebo počet elektronů, které teče v daném čase. Jeden zesilovač je ekvivalentní jedné Coulomb za sekundu.

Volt je jednotka elektromotorické síly nebo množství energie, která je přenesena na jednotku náboje, nebo Coulomb. Jeden volt odpovídá jednomu joule energie přenášeného pro každou Coulomb náboje. Síla ve Watts je ekvivalentní volty vynásobeným zesilovačem, takže proud pěti ampérů při 100 voltech by odpovídal 500 wattů.

generování elektrické energie

Většina elektřiny je generována zařízeními, která přeměňují rotační pohyb na elektrickou energii, za použití stejného principu jako elektrický motor, ale opačně. Pohyb cívek drátu v magnetickém poli vytváří elektrický proud. Obecně se teplo, často generované spalováním fosilních paliv, používá k výrobě páry, která pohání turbínu, aby zajistila rotační pohyb. V jaderné elektrárně poskytuje jaderná energie teplo. Hydroelektrická síla používá pohyb vody pod gravitací k řízení turbíny.

Elektřina vyrobená v elektrárnách je obecně ve formě střídavého proudu (AC). To znamená, že proud neustále mění svůj směr, mnohokrát za sekundu. ProVětšina účelů, AC funguje dobře, a tak se elektřina dostane do domu. Některé průmyslové procesy však vyžadují přímý proud (DC), který teče pouze jedním směrem. Například výroba určitých chemikálií používá elektrolýzu: rozdělení sloučenin na prvky nebo jednodušší sloučeniny pomocí elektřiny. To vyžaduje přímý proud, takže tato průmyslová odvětví bude vyžadovat převod AC na DC, nebo bude mít vlastní DC dodávku.

Je efektivnější přenášet elektřinu elektrickou vedení při vyšších napětích. Z tohoto důvodu generující rostliny používají zařízení nazývaná transformátory ke zvýšení napětí pro přenos. To nezvyšuje energii nebo energii: Když je napětí zvýšeno, proud je snížen a naopak. Na dlouhé vzdálenosti přenosu elektřiny dochází k mnoha tisícům voltů; Při těchto napětích však nelze použít v domácnostech. Místní transformátory snižují napětí na přibližně 110 voltů v USA a 220-240 voltů v Evropě, fnebo domácí potřeby.

Elektřina pro malá zařízení s nízkým výkonem je často dodávána bateriemi. Využívají chemickou energii ke generování relativně malého elektrického proudu. Vždy vytvářejí přímý proud, a proto mají negativní a pozitivní terminál. Po dokončení obvodu proudí elektrony z negativního do kladného terminálu.