Qu'est-ce que l'énergie électrique?
L'énergie électrique résulte du mouvement d'une charge électrique et est communément appelé «électricité».En fin de compte, il a son origine dans la force électromagnétique: l'une des quatre forces fondamentales de la nature et celle qui est responsable du comportement des objets chargés électriquement.L'énergie électrique est le résultat de l'interaction des particules subatomiques avec cette force.L'électricité se manifeste dans des phénomènes naturels tels que la foudre et est essentiel à la vie à un niveau fondamental.La capacité des humains à générer, transmettre et stocker l'électricité est cruciale pour l'industrie moderne, la technologie et, dans la plupart des pays, la vie intérieure.
L'origine de l'énergie électrique
Il existe deux types de charge électrique, appelés positifs et négatifs.Si deux objets chargés électriquement sont rapprochés les uns des autres, ils éprouveront une force.Si les frais sont les mêmes mdash;à la fois positifs ou négatifs et mdash;La force agira pour repousser les objets les uns des autres.S'ils ont des charges différentes, ils s'attireront.Cette répulsion ou cette attraction est connue sous le nom de force électromagnétique, et il peut être exploité pour créer un flux d'énergie électrique.
Les atomes se composent d'un noyau contenant des protons chargés positivement, avec des électrons chargés négativement en orbite autour de lui.Les protons restent normalement placés dans le noyau, mais les électrons peuvent se déplacer de l'atome à l'atome, leur permettant de circuler à travers des matériaux, tels que les métaux, qui conduisent l'électricité.Un endroit avec un excès d'électrons sur des protons aura une charge négative;Un endroit avec un déficit aura une charge positive.Étant donné que les charges opposées s'attirent, les électrons passeront d'une zone chargée négativement à une zone chargée positivement si elles sont autorisées à le faire, créant un courant électrique.
Utilisation d'énergie électrique
L'électricité est utile à la fois en soi et comme moyen de transferténergie sur de longues distances.Il est essentiel à divers processus industriels, télécommunications et Internet, ordinateurs, téléviseurs et de nombreux autres appareils à usage courant.Il peut également être converti en autres formes d'énergie pour une utilisation dans une variété d'autres applications.
Lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur, il génère une certaine quantité de chaleur.La quantité générée dépend de la façon dont le matériau mène l'électricité.Un bon chef d'orchestre, comme le cuivre, produit très peu.Pour cette raison, les fils et les câbles en cuivre sont couramment utilisés pour transmettre l'électricité: lorsque la chaleur est produite, l'énergie est perdue, donc un bon conducteur minimise la perte d'énergie.Les matériaux qui conduisent l'électricité moins bien produisent plus de chaleur, ils ont donc tendance à être utilisés dans les radiateurs électriques, les cuisinières et les fours, par exemple.
L'énergie électrique peut également être convertie en lumière.Les premiers feux d'arc dépendaient d'une décharge électrique à travers un petit espace pour chauffer l'air au point où il brille mdash;le même principe que la foudre.Plus tard, l'ampoule de filament a été introduite: cela repose sur le courant, ce qui fait que le fil enroulé brillait un fil enroulé.Les ampoules modernes et économiques d'énergie passent un courant à haute tension à travers un gaz mince, ce qui la fait émettre une lumière ultraviolette, qui frappe un revêtement fluorescent pour produire de la lumière visible.
Lorsqu'un matériau conducteur, comme un fil de cuivre, est déplacé dansUn champ magnétique, un courant est généré.Inversement, un courant circulant dans un fil, s'il subit un champ magnétique, produira un mouvement.Ceci est le principe derrière un moteur électrique.Ces dispositifs consistent en une disposition d'aimants et de bobines de fil de cuivre de sorte que lorsqu'un courant traverse le fil, un mouvement de virage est produit.Les moteurs électriques sont largement utilisés dans l'industrie et à la maison, par exemple dans les machines à laver et les joueurs de DVD.
Mesurer l'énergie électrique
L'énergie est mesurée en Joules, un terme nommé d'après le physicien James Prescott Joule.Un joule est RouGhly La quantité d'énergie requise pour soulever une livre (0,45 kilogramme) Poids à une distance verticale de neuf pouces (22,9 cm).Il est cependant généralement plus pratique de penser à l'électricité en termes de puissance, qui est l'énergie divisée par le temps, ou la vitesse à laquelle il coule.Cela donne l'unité peut-être plus familière du Watt, du nom du scientifique James Watt.Un watt équivaut à un joule par seconde.
Il existe un certain nombre d'autres unités liées à l'électricité.Le coulomb est l'unité de charge électrique.Il peut être considéré comme une quantité d'électrons mdash;1,6 x 10 19 mdash;Puisque tous les électrons ont la même charge, très petite.L'ampère, généralement abrégé en «ampli», est l'unité de courant électrique, ou le nombre d'électrons qui coulent dans un temps donné.Un ampli équivaut à un coulomb par seconde.
La volt est l'unité de force électromotive, ou la quantité d'énergie transférée par unité de charge, ou coulomb.Une volt équivaut à un joule d'énergie transféré pour chaque coulomb de charge.La puissance, dans Watts, équivaut à des volts multipliés par des amplis, donc un courant de cinq ampères à 100 volts serait équivalent à 500 watts.
Génération d'énergie électrique
La plupart des électricité sont produites par des dispositifs qui convertissent le mouvement de rotation en énergie électrique, en utilisantLe même principe qu'un moteur électrique, mais à l'envers.Le mouvement des bobines de fil dans un champ magnétique produit un courant électrique.Généralement, la chaleur, souvent générée par la combustion de combustibles fossiles, est utilisée pour produire de la vapeur qui alimente une turbine pour fournir le mouvement de rotation.Dans une centrale nucléaire, l'énergie nucléaire fournit la chaleur.L'énergie hydroélectrique utilise le mouvement de l'eau sous la gravité pour conduire la turbine.
L'électricité générée aux centrales électriques est généralement sous la forme d'un courant alternatif (AC).Cela signifie que le courant inverse constamment sa direction, plusieurs fois par seconde.Dans la plupart des fins, AC fonctionne bien, et c'est ainsi que l'électricité atteint la maison.Cependant, certains processus industriels nécessitent un courant direct (DC), qui circule dans une seule direction.Par exemple, la fabrication de certains produits chimiques utilise l'électrolyse: le fractionnement des composés en éléments ou composés plus simples utilisant l'électricité.Cela nécessite un courant direct, donc ces industries nécessiteront une conversion AC à DC ou auront leur propre alimentation en courant continu.
Il est plus efficace de transmettre l'électricité par le biais de lignes électriques à des tensions plus élevées.Pour cette raison, la génération de plantes utilise des dispositifs appelés transformateurs pour augmenter la tension pour la transmission.Cela n'augmente pas l'énergie ou la puissance: lorsque la tension est augmentée, le courant est réduit et vice versa.La transmission à longue distance d'électricité a lieu à plusieurs milliers de volts;Cependant, il ne peut pas être utilisé dans les maisons à ces tensions.Les transformateurs locaux réduisent la tension à environ 110 volts aux États-Unis et 220-240 volts en Europe, pour les fournitures domestiques.
L'électricité pour les petits dispositifs à faible puissance est souvent fournie par des batteries.Ceux-ci utilisent l'énergie chimique pour générer un courant électrique relativement petit.Ils génèrent toujours un courant direct et ont donc un terminal négatif et positif.Les électrons s'écoulent du négatif à la borne positive lorsqu'un circuit est terminé.