Wat is elektrische energie?

Elektrische energie is het gevolg van de beweging van een elektrische lading en wordt gewoonlijk eenvoudig "elektriciteit" genoemd. Uiteindelijk heeft het zijn oorsprong in de elektromagnetische kracht: een van de vier fundamentele natuurkrachten en degene die verantwoordelijk is voor het gedrag van elektrisch geladen objecten. Elektrische energie is het resultaat van de interactie van subatomaire deeltjes met deze kracht. Elektriciteit manifesteert zich in natuurlijke fenomenen zoals bliksem en is essentieel voor het leven op een fundamenteel niveau. Het vermogen van mensen om elektriciteit te genereren, te verzenden en op te slaan is cruciaal voor de moderne industrie, technologie en in de meeste landen, huishoudelijk leven.

De oorsprong van elektrische energie

Er zijn twee soorten elektrische ladingen, positief en negatief genoemd. Als twee elektrisch geladen objecten dicht bij elkaar worden gebracht, zullen ze een kracht ervaren. Als de ladingen hetzelfde zijn - zowel positief als beide negatief - zal de kracht werken om de objecten te duwenweg van elkaar. Als ze verschillende kosten hebben, zullen ze elkaar aantrekken. Deze afstoting of aantrekkingskracht staat bekend als de elektromagnetische kracht en kan worden benut om een ​​stroom van elektrische energie te creëren.

Atomen bestaan ​​uit een kern die positief geladen protonen bevat, met negatief geladen elektronen die eromheen draaien. Protonen blijven normaal in de kern gezet, maar elektronen kunnen van atoom naar atoom gaan, waardoor ze door materialen, zoals metalen, kunnen stromen die elektriciteit leiden. Een plaats met een teveel aan elektronen boven protonen zal een negatieve lading hebben; Een plaats met een tekort zal een positieve lading hebben. Aangezien tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, zullen elektronen van een negatief geladen gebied stromen naar een positief opgeladen als hij dit mag doen, waardoor een elektrische stroom ontstaat.

met behulp van elektrische energie

elektriciteit is zowel op zichzelf als een middel om T te gebruiken nuttigVerspeelde energie over lange afstanden. Het is essentieel voor verschillende industriële processen, telecommunicatie en internet, computers, televisies en vele andere apparaten in algemeen gebruik. Het kan ook worden omgezet in andere vormen van energie voor gebruik in verschillende andere toepassingen.

Wanneer een elektrische stroom door een geleider stroomt, genereert deze een bepaalde hoeveelheid warmte. De gegenereerde hoeveelheid hangt af van hoe goed het materiaal elektriciteit geleidt. Een goede dirigent, zoals koper, produceert heel weinig. Om deze reden worden koperen draden en kabels vaak gebruikt om elektriciteit over te dragen: wanneer warmte wordt geproduceerd, gaat energie verloren, dus een goede geleider minimaliseert energieverlies. Materialen die elektriciteit minder goed leiden, produceren meer warmte, dus ze worden meestal gebruikt in elektrische kachels, fornuizen en ovens.

Elektrische energie kan ook worden omgezet in licht. Vroege booglichten hing af van een elektrische afvoer over een kleine opening om de lucht te verwarmen tot het punt waar deze gloeit & MDas; Hetzelfde principe als bliksem. Later werd de gloeilamp in de gloeidraad geïntroduceerd: dit vertrouwt op de stroom waardoor een dunne, opgerolde draad wit gloeit. Moderne, energiebesparende gloeilampen geven een hoge spanningsstroom door een dun gas, waardoor het ultraviolet licht uitzendt, waardoor een fluorescerende coating zichtbaar licht wordt geproduceerd.

Wanneer een geleidend materiaal, zoals een koperdraad, in een magnetisch veld wordt verplaatst, wordt een stroom gegenereerd. Omgekeerd zal een stroom die door een draad stroomt, als deze een magnetisch veld ervaart, beweging produceren. Dit is het principe achter een elektromotor. Deze apparaten bestaan ​​uit een opstelling van magneten en spoelen van koperdraad zodat wanneer een stroom door de draad stroomt, een draaiende beweging wordt geproduceerd. Elektrische motoren worden veel gebruikt in de industrie en thuis, bijvoorbeeld in wasmachines en dvd -spelers.

Elektrische energie meten

Energie wordt gemeten in Joules, een term genoemd naar de fysicus James Prescott Joule. Eén joule is ongeveer de hoeveelheid energie die nodig is om een ​​gewicht van een pond (0,45 kilogram) een verticale afstand van negen inch (22,9 cm) op te tillen. Het is echter meestal handiger om aan elektriciteit te denken in termen van kracht, wat energie is gedeeld door de tijd, of de snelheid waarmee het stroomt. Dit geeft de mogelijk meer bekende eenheid van de Watt, genoemd naar de wetenschapper James Watt. Eén watt is gelijk aan één joule per seconde.

Er zijn een aantal andere eenheden die betrekking hebben op elektriciteit. De Coulomb is de eenheid van elektrische lading. Het kan worden beschouwd als een hoeveelheid elektronen - 1,6 x 10 ¹⁹ - omdat alle elektronen dezelfde, zeer kleine lading hebben. De ampère, meestal afgekort tot "versterker", is de eenheid van elektrische stroom, of het aantal elektronen dat in een bepaalde tijd stroomt. Eén versterker is gelijk aan één coulomb per seconde.

De volt is de eenheid van elektromotorische kracht, of de hoeveelheid energie die wordt overgedragen per ladingseenheid, of coulomB. Eén volt is gelijk aan één joule van energie die wordt overgedragen voor elke ladingcoulomb. Power, in Watts, is equivalent aan volt vermenigvuldigd met AMP's, dus een vijf ampstroom op 100 volt zou gelijk zijn aan 500 watt.

elektrische energie genereren

De meeste elektriciteit wordt gegenereerd door apparaten die rotatiebewegingen omzetten in elektrische energie, met hetzelfde principe als een elektromotor, maar omgekeerd. De beweging van draadspoelen in een magnetisch veld produceert een elektrische stroom. Gewoonlijk wordt warmte, vaak gegenereerd door het verbranden van fossiele brandstoffen, gebruikt om stoom te produceren die een turbine aandrijft om de rotatiebeweging te leveren. In een kerncentrale zorgt kernenergie voor de warmte. Hydro -elektrisch vermogen gebruikt de beweging van water onder zwaartekracht om de turbine aan te drijven.

De elektriciteit die wordt gegenereerd bij elektriciteitscentrales bevindt zich in het algemeen in de vorm van wisselstroom (AC). Dit betekent dat de stroom constant zijn richting omkeert, vele malen per seconde. VoorDe meeste doeleinden, AC werkt goed, en dit is hoe elektriciteit het huis bereikt. Sommige industriële processen vereisen echter directe stroom (DC), die slechts in één richting stroomt. De productie van bepaalde chemicaliën gebruikt bijvoorbeeld elektrolyse: het splitsen van verbindingen in elementen of eenvoudiger verbindingen met behulp van elektriciteit. Dit vereist directe stroom, dus deze industrieën vereisen AC tot DC -conversie of hebben hun eigen DC -aanbod.

Het is efficiënter om elektriciteit door stroomleidingen bij hogere spanningen te verzenden. Om deze reden gebruiken het genereren van planten apparaten genaamd Transformers om de spanning voor transmissie te vergroten. Dit verhoogt de energie of het vermogen niet: wanneer de spanning wordt verhoogd, wordt de stroom verminderd en vice versa. Lange afstandstransmissie van elektriciteit vindt plaats bij vele duizenden volt; Het kan echter niet worden gebruikt in huizen op deze spanningen. Lokale transformatoren verminderen de spanning tot ongeveer 110 volt in de VS en 220-240 volt in Europa, Fof binnenlandse benodigdheden.

elektriciteit voor kleine apparaten met lage stroom wordt vaak geleverd door batterijen. Deze gebruiken chemische energie om een ​​relatief kleine elektrische stroom te genereren. Ze genereren altijd een directe stroom en hebben daarom een ​​negatieve en een positieve terminal. Elektronen stromen van het negatieve naar de positieve terminal wanneer een circuit is voltooid.