Hvad er elektrisk energi?

Elektrisk energi er resultatet af bevægelse af en elektrisk ladning og kaldes ofte blot "elektricitet."I sidste ende har det sin oprindelse i den elektromagnetiske kraft: en af de fire grundlæggende kræfter i naturen og den, der er ansvarlig for opførslen af elektrisk ladede genstande.Elektrisk energi er resultatet af interaktionen af subatomære partikler med denne kraft.Elektricitet manifesterer sig i naturlige fænomener, såsom lyn og er afgørende for livet på et grundlæggende niveau.Menneskernes evne til at generere, transmittere og opbevare elektricitet er afgørende for den moderne industri, teknologi og i de fleste lande husholdning.

Oprindelsen af elektrisk energi

Der er to typer elektrisk ladning, kaldet positiv og negativ.Hvis to elektrisk ladede genstande bringes tæt på hinanden, vil de opleve en styrke.Hvis gebyrerne er de samme mdash;både positive eller både negative mdash;Kraften vil handle for at skubbe objekterne væk fra hinanden.Hvis de har forskellige anklager, vil de tiltrække hinanden.Denne frastødelse eller tiltrækning er kendt som den elektromagnetiske kraft, og den kan udnyttes for at skabe en strøm af elektrisk energi.

atomer består af en kerne, der indeholder positivt ladede protoner, med negativt ladede elektroner, der kredser rundt om det.Protoner forbliver normalt i kernen, men elektroner kan flytte fra atom til atom, hvilket giver dem mulighed for at strømme gennem materialer, såsom metaller, der udfører elektricitet.Et sted med et overskud af elektroner over protoner vil have en negativ ladning;Et sted med underskud vil have en positiv afgift.Da modsatte afgifter tiltrækker hinanden, vil elektroner flyde fra et negativt ladet område til et positivt ladet, hvis det er tilladt at gøre det, hvilket skaber en elektrisk strøm.

Brug af elektrisk energi

Elektricitet er nyttigt både i sig selv og som et middel til at overføreenergi over lange afstande.Det er vigtigt for forskellige industrielle processer, telekommunikation og internettet, computere, fjernsyn og mange andre enheder i almindelig brug.Det kan også konverteres til andre former for energi til brug i en række andre applikationer.

Når en elektrisk strøm strømmer gennem en leder, genererer den en vis mængde varme.Det genererede beløb afhænger af, hvor godt materialet udfører elektricitet.En god dirigent, såsom kobber, producerer meget lidt.Af denne grund bruges kobbertråde og kabler ofte til at transmittere elektricitet: Når der produceres varme, går energi, så en god leder minimerer energitab.Materialer, der udfører elektricitet mindre godt, producerer mere varme, så de har en tendens til at blive brugt i elektriske varmeapparater, komfurer og ovne, for eksempel.

Elektrisk energi kan også omdannes til lys.Tidlige lysbuelys var afhængige af en elektrisk udflod på tværs af et lille hul for at opvarme luften til det punkt, hvor det lyser mdash;Det samme princip som lyn.Senere blev filamentpæren introduceret: Dette er afhængig af, at den nuværende forårsager en tynd, opviklet ledning til at gløde hvid-hot.Moderne, energibesparende pærer passerer en højspændingsstrøm gennem en tynd gas, hvilket får den til at udsende ultraviolet lys, der slår en fluorescerende belægning for at producere synligt lys.

Når et ledende materiale, såsom en kobbertråd, flyttes ind iEt magnetfelt genereres en strøm.Omvendt producerer en strøm, der strømmer gennem en ledning, hvis den oplever et magnetfelt, bevægelse.Dette er princippet bag en elektrisk motor.Disse enheder består af et arrangement af magneter og spoler af kobbertråd, således at når der strømmer en strøm gennem ledningen, produceres en drejebevægelse.Elektriske motorer er vidt brugt i industrien og i hjemmet, for eksempel i vaskemaskiner og DVD -afspillere.

Måling af elektrisk energi

Energi måles i Joules, et udtryk opkaldt efter fysikeren James Prescott Joule.En joule er rouGhly den mængde energi, der kræves for at løfte et pund (0,45 kg) vægt en lodret afstand på 22,9 cm.Det er dog normalt mere praktisk at tænke på elektricitet med hensyn til strøm, som er energi divideret med tiden, eller den hastighed, hvormed den flyder.Dette giver Watt's muligvis mere kendte enhed, opkaldt efter videnskabsmanden James Watt.En watt svarer til en joule pr. Sekund.

Der er en række andre enheder, der vedrører elektricitet.Coulomb er enheden for elektrisk ladning.Det kan betragtes som en mængde elektroner mdash;1,6 x 10 ¹⁹ mdash;Da alle elektroner har de samme, meget lille, lades.Ampere, normalt forkortet til "amp", er enheden for elektrisk strøm eller antallet af elektroner, der strømmer på en given tidsperiode.En forstærker svarer til en coulomb pr. Sekund.

Volt er enheden for elektromotorisk kraft eller mængden af energi, der overføres pr. Opladningsenhed, eller Coulomb.En volt svarer til en joule energi, der overføres for hver coulomb af ladning.Power i Watts svarer til volt ganget med ampere, så en fem forstærkerstrøm ved 100 volt ville være ækvivalent med 500 watt.

Genererende elektrisk energi

Mest elektricitet genereres af enheder, der omdanner rotationsbevægelse til elektrisk energi, ved hjælp afDet samme princip som en elektrisk motor, men omvendt.Bevægelsen af trådspoler inden for et magnetfelt producerer en elektrisk strøm.Almindeligvis bruges varme, ofte genereret ved forbrænding af fossile brændstoffer, til at producere damp, der driver en turbin til at tilvejebringe rotationsbevægelsen.I et atomkraftværk giver atomenergi varmen.Hydroelektrisk kraft bruger bevægelsen af vand under tyngdekraften til at drive turbinen.

Den elektricitet, der genereres ved kraftværker, er generelt i form af skiftende strøm (AC).Dette betyder, at strømmen konstant vender sin retning, mange gange i sekundet.Til de fleste formål fungerer AC godt, og det er sådan, elektricitet når hjemmet.Nogle industrielle processer kræver imidlertid jævnstrøm (DC), der kun flyder i en retning.For eksempel bruger fremstillingen af visse kemikalier elektrolyse: opdeling af forbindelser til elementer eller enklere forbindelser ved hjælp af elektricitet.Dette kræver jævnstrøm, så disse industrier vil enten kræve AC til DC -konvertering eller vil have deres egen DC -forsyning.

Det er mere effektivt at transmittere elektricitet gennem kraftledninger ved højere spændinger.Af denne grund bruger genererende planter enheder kaldet Transformers til at øge spændingen til transmission.Dette øger ikke energien eller strømmen: Når spændingen hæves, reduceres strømmen og vice versa.Transmission af elektricitet i lang afstand finder sted på mange tusinder af volt;Det kan dog ikke bruges i hjem ved disse spændinger.Lokale transformatorer reducerer spændingen til ca. 110 volt i USA og 220-240 volt i Europa til indenlandske forsyninger.

Elektricitet til små enheder med lav effekt leveres ofte af batterier.Disse bruger kemisk energi til at generere en relativt lille elektrisk strøm.De genererer altid en jævnstrøm og har derfor en negativ og en positiv terminal.Elektroner flyder fra det negative til den positive terminal, når et kredsløb er afsluttet.