Was ist elektrische Energie?

elektrische Energie resultiert aus der Bewegung einer elektrischen Ladung und wird allgemein als einfach als „Strom“ bezeichnet. Letztendlich hat es seinen Ursprung in der elektromagnetischen Kraft: eine der vier grundlegenden Kräfte der Natur und die, die für das Verhalten elektrisch geladener Objekte verantwortlich ist. Elektrische Energie ist das Ergebnis der Wechselwirkung von subatomaren Partikeln mit dieser Kraft. Elektrizität manifestiert sich in natürlichen Phänomenen wie Blitz und ist für das Leben auf grundlegender Ebene von wesentlicher Bedeutung. Die Fähigkeit des Menschen, Strom zu erzeugen, zu übertragen und zu lagern, ist entscheidend für die moderne Industrie, Technologie und in den meisten Ländern inländischer Leben.

Der Ursprung der elektrischen Energie

Es gibt zwei Arten von elektrischer Ladung, positiv und negativ. Wenn zwei elektrisch geladene Objekte zueinander gebracht werden, werden sie eine Kraft erleben. Wenn die Ladungen gleich sind - sowohl positiv als auch beide negativ -, wird die Kraft so wirken, um die Objekte zu drückenweg voneinander. Wenn sie unterschiedliche Gebühren haben, werden sie sich gegenseitig anziehen. Diese Abstoßung oder Anziehung ist als elektromagnetische Kraft bekannt und kann genutzt werden, um einen Strom elektrischer Energie zu erzeugen.

Atome bestehen aus einem Kern, der positiv geladene Protonen enthält, wobei negativ geladene Elektronen um ihn herum kreist. Protonen bleiben normalerweise in den Kern, aber Elektronen können sich von Atom zu Atom bewegen, sodass sie durch Materialien wie Metalle fließen können, die Strom leiten. Ein Ort mit einem Überschuss an Elektronen über Protonen hat eine negative Ladung. Ein Ort mit einem Defizit wird eine positive Anklage haben. Da sich gegenseitig entgegengesetzte Gebühren anziehen, fließen die Elektronen von einem negativ geladenen Bereich zu einem positiv geladenen, wenn dies zuließ, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird.

mit elektrischer Energie

Elektrizität ist sowohl an sich als auch als Mittel von t nützlichEnergie über lange Strecken ransfernen. Es ist für verschiedene industrielle Prozesse, Telekommunikationen und das Internet, Computer, Fernseher und viele andere Geräte im gemeinsamen Gebrauch von wesentlicher Bedeutung. Es kann auch in andere Energieformen für die Verwendung in einer Vielzahl anderer Anwendungen umgewandelt werden.

Wenn ein elektrischer Strom durch einen Leiter fließt, erzeugt er eine bestimmte Wärmemenge. Die erzeugte Menge hängt davon ab, wie gut das Material Strom leitet. Ein guter Dirigent wie Kupfer produziert sehr wenig. Aus diesem Grund werden Kupferdrähte und Kabel üblicherweise zur Übertragung von Strom verwendet: Wenn Wärme erzeugt wird, geht die Energie verloren, sodass ein guter Leiter den Energieverlust minimiert. Materialien, die Strom weniger gut leiten, erzeugen mehr Wärme, sodass sie beispielsweise in elektrischen Heizungen, Kochern und Öfen verwendet werden.

elektrische Energie kann auch in Licht umgewandelt werden. Frühe Lichtbogenlichter hängen von einer elektrischen Entladung über eine kleine Lücke ab, um die Luft bis zu dem Punkt zu erwärmen, an dem sie leuchtet und MDAsche; Das gleiche Prinzip wie Blitz. Später wurde die Filament-Glühbirne eingeführt: Dies stützt sich auf den Strom, wodurch ein dünner, gewickelter Draht weiß hitzelte. Moderne, energiesparende Glühbirnen passieren einen Hochspannungsstrom durch ein dünnes Gas, wodurch sie ultraviolettes Licht emittiert, was auf eine fluoreszierende Beschichtung trifft, um sichtbares Licht zu erzeugen.

Wenn ein leitendes Material wie ein Kupferdraht in einem Magnetfeld bewegt wird, wird ein Strom erzeugt. Umgekehrt erzeugt ein Strom, der durch einen Draht fließt, bei einem Magnetfeld Bewegung. Dies ist das Prinzip hinter einem Elektromotor. Diese Geräte bestehen aus einer Anordnung von Magneten und Coils von Kupferdraht, so dass eine Drehbewegung erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Draht fließt. Elektromotoren werden in der Industrie und zu Hause häufig eingesetzt, zum Beispiel bei Waschmaschinen und DVD -Spielern.

elektrische Energie messen

Energie wird in Joules gemessen, einem Begriff, der nach dem Physiker James Prescott Joule benannt ist. Eine Joule ist ungefähr die Menge an Energie, die erforderlich ist, um ein Gewicht von einem Pfund (0,45 Kilogramm) einen vertikalen Abstand von 22,9 cm (neun Zoll) zu heben. Es ist jedoch in der Regel bequemer, an Strom in Bezug auf Strom zu denken, was Energie geteilt ist, geteilt nach der Zeit oder der Geschwindigkeit, mit der er fließt. Dies gibt die möglicherweise vertraute Einheit des Watts, benannt nach dem Wissenschaftler James Watt. Ein Watt entspricht einem Joule pro Sekunde.

Es gibt eine Reihe anderer Einheiten, die sich auf Elektrizität beziehen. Die Coulomb ist die Einheit der elektrischen Ladung. Es kann als eine Menge von Elektronen angesehen werden - 1,6 x 10 ¹⁹ -, da alle Elektronen die gleiche, sehr kleine Ladung haben. Der Ampere, der normalerweise zu „Amp“ abgekürzt wird, ist die Einheit des elektrischen Stroms oder die Anzahl der Elektronen, die in einer bestimmten Zeitaufnahme fließen. Ein Ampere entspricht einer Coulomb pro Sekunde.

Der Volt ist die Einheit der elektromotiven Kraft oder die Energiemenge, die pro Ladungseinheit oder Coulom übertragen wirdB. Ein Volt entspricht einer Joule Energie, die für jede Coulomb der Ladung übertragen wird. Die Leistung in Watts entspricht Volt multipliziert mit AMPs, sodass ein fünf Amp -Strom bei 100 Volt 500 Watt entspricht.

Elektrische Energie erzeugen

Der größte Strom wird durch Geräte erzeugt, die die Drehbewegung in elektrische Energie umwandeln, wobei das gleiche Prinzip wie ein Elektromotor, jedoch in umgekehrt ist. Die Bewegung von Drahtspulen in einem Magnetfeld erzeugt einen elektrischen Strom. In der Regel wird Wärme verwendet, die häufig durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe erzeugt wird, um Dampf zu erzeugen, die eine Turbine versorgt, um die Rotationsbewegung zu liefern. In einem Kernkraftwerk liefert Kernenergie die Wärme. Wasserkraft verwendet die Bewegung von Wasser unter Schwerkraft, um die Turbine zu treiben.

Der in Kraftwerken erzeugte Strom befindet sich im Allgemeinen in Form von Wechselstrom (AC). Dies bedeutet, dass der Strom seine Richtung ständig pro Sekunde umkehrt. FürDie meisten Zwecke, AC, funktioniert gut und so erreicht der Strom das Haus. Einige industrielle Prozesse erfordern jedoch einen Gleichstrom (DC), der nur in eine Richtung fließt. Beispielsweise verwendet die Herstellung bestimmter Chemikalien die Elektrolyse: die Aufteilung von Verbindungen in Elemente oder einfachere Verbindungen unter Verwendung von Elektrizität. Dies erfordert direkten Strom, sodass diese Branchen entweder eine Wechselstrom -für DC -Konvertierung benötigen oder über ein eigenes DC -Versorgung verfügen.

Es ist effizienter, Strom durch Stromleitungen bei höheren Spannungen zu übertragen. Aus diesem Grund verwenden die Erzeugung von Pflanzen Geräte, die als Transformatoren bezeichnet werden, um die Spannung für die Übertragung zu erhöhen. Dies erhöht nicht die Energie oder Leistung: Wenn die Spannung erhöht wird, wird der Strom reduziert und umgekehrt. Langstreckenübertragung von Strom findet bei vielen tausend Volts statt. Es kann jedoch nicht in Häusern bei diesen Spannungen verwendet werden. Lokale Transformatoren reduzieren die Spannung auf rund 110 Volt in den USA und 220-240 Volt in Europa, F.oder Haushaltsvorräte.

Strom für kleine Geräte mit geringer Leistung wird häufig von Batterien geliefert. Diese nutzen chemische Energie, um einen relativ kleinen elektrischen Strom zu erzeugen. Sie erzeugen immer einen Gleichstrom und haben daher ein negatives und ein positives Terminal. Die Elektronen fließen vom negativen zum positiven Anschluss, wenn eine Schaltung abgeschlossen ist.