Was ist elektrische Energie?

Elektrische Energie ergibt sich 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 Naturkräfte 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 elektrischen Ladungen, die als positiv und negativ bezeichnet werden.Wenn zwei elektrisch geladene Objekte zueinander gebracht werden, werden sie eine Kraft erleben.Wenn die Gebühren gleich und mdash sind;sowohl positiv als auch beide negativ mdash;Die Kraft wird handeln, um die Objekte voneinander wegzuschieben.Wenn sie unterschiedliche Gebühren haben, werden sie sich gegenseitig anziehen.Diese Abstoßung oder Anziehung wird als elektromagnetische Kraft bezeichnet und kann genutzt werden, um einen Fluss elektrischer Energie zu erzeugen.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 wird eine negative Ladung haben.Ein Ort mit einem Defizit wird eine positive Gebühr haben.Da sich gegenseitig entgegengesetzte Ladungen anziehen, fließen die Elektronen von einem negativ geladenen Bereich zu einem positiv geladenen, wenn dies zulässig ist, was einen elektrischen Strom erzeugt.Energie über lange Strecken.Es ist für verschiedene industrielle Prozesse, Telekommunikationen und das Internet, Computer, Fernseher und viele andere Geräte bei der gemeinsamen Verwendung 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 es eine bestimmte Menge an Wärme.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 zum Übertragen 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 waren von einer elektrischen Entladung über eine kleine Lücke abhängig, um die Luft bis zu dem Punkt zu erwärmen, an dem sie glüht und Mdash;Das gleiche Prinzip wie Blitz.Später wurde die Filament-Glühbirne eingeführt: Dies stützt sich auf den Strom, wodurch ein dünner, gewickeltes Draht weiß heißt.Moderne, energiesparende Glühbirnen passieren einen Hochspannungsstrom durch ein dünnes Gas, was dazu führtEin Magnetfeld, 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, wenn ein Strom durch den Draht fließt, eine Drehbewegung erzeugt wird.Elektromotoren werden in der Industrie und zu Hause häufig eingesetzt, beispielsweise bei Waschmaschinen und DVD -Spielern.

Messung der elektrischen Energie

Energie wird in Joules gemessen, einem Begriff, der nach dem Physiker James Prescott Joule benannt ist.Ein Joule ist RouGRY Die Energiemenge, die erforderlich ist, um ein ein Pfund (0,45 Kilogramm) Gewicht zu heben, einen vertikalen Abstand von 22,9 cm (neun Zoll).Es ist jedoch normalerweise 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 einer 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 mdash angesehen werden;1,6 x 10 ¹⁹ mdash;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 Zeitspanne fließen.Ein Amp entspricht einer Coulomb pro Sekunde.

Der Volt ist die Einheit der Elektromotivkraft oder die Energiemenge, die pro Ladungseinheit oder Coulomb übertragen wird.Ein Volt entspricht einer Joule Energie, die für jede Coulomb der Ladung übertragen wird.Power in Watts entspricht Volt multipliziert mit AMPs, sodass ein Fünf -Amp -Strom bei 100 Volt 500 Watt entspricht.Das gleiche Prinzip wie ein Elektromotor, aber umgekehrt.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.Die Wasserkraft verwendet die Bewegung von Wasser unter Schwerkraft, um die Turbine zu treiben.Dies bedeutet, dass der Strom seine Richtung ständig pro Sekunde umkehrt.Für die meisten Zwecke funktioniert AC 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 einen Gleichstrom, daher erfordern diese Branchen entweder eine Wechselstromumwandlung für DC -Umwandlung oder haben ihre eigene DC -Versorgung.

Es ist effizienter, Strom über 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 Volt statt.Es kann jedoch nicht in Häusern bei diesen Spannungen verwendet werden.Lokale Transformatoren reduzieren die Spannung in den USA auf rund 110 Volt und 220 bis 240 Volt in Europa für Haushaltsvorräte.

Der 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.