Vad är elektrisk energi?

Elektrisk energi är resultatet av rörelse av en elektrisk laddning och kallas vanligtvis helt enkelt “elektricitet.”I slutändan har det sitt ursprung i den elektromagnetiska kraften: en av de fyra grundläggande naturkrafterna och den som är ansvarig för beteendet hos elektriskt laddade föremål.Elektrisk energi är resultatet av interaktionen mellan subatomära partiklar med denna kraft.Elektricitet manifesterar sig i naturfenomen som blixtnedslag och är avgörande för livet på en grundläggande nivå.Människornas förmåga att generera, överföra och lagra elektricitet är avgörande för modern industri, teknik och i de flesta länder inhemskt liv.

Ursprunget till elektrisk energi

Det finns två typer av elektrisk laddning, kallad positiv och negativ.Om två elektriskt laddade föremål föras nära varandra, kommer de att uppleva en kraft.Om avgifterna är desamma mdash;både positiva eller både negativa mdash;Kraften kommer att agera för att driva föremålen bort från varandra.Om de har olika avgifter kommer de att locka varandra.Denna avstötning eller attraktion är känd som den elektromagnetiska kraften, och den kan utnyttjas för att skapa ett flöde av elektrisk energi.

Atomer består av en kärna som innehåller positivt laddade protoner, med negativt laddade elektroner som kretsar runt den.Protoner förblir normalt i kärnan, men elektroner kan röra sig från atom till atom, vilket gör att de kan flyta genom material, såsom metaller, som leder elektricitet.En plats med ett överskott av elektroner över protoner kommer att ha en negativ laddning;En plats med underskott kommer att ha en positiv avgift.Eftersom motsatta laddningar lockar varandra kommer elektroner att strömma från ett negativt laddat område till ett positivt laddat om det får göra det, vilket skapar en elektrisk ström.

Att använda elektrisk energi

Elektricitet är användbart både i sig själv och som ett sätt att överföraEnergi över långa avstånd.Det är viktigt för olika industriella processer, telekommunikation och internet, datorer, tv -apparater och många andra enheter i vanligt bruk.Det kan också omvandlas till andra former av energi för användning i en mängd andra applikationer.

När en elektrisk ström flyter genom en ledare genererar den en viss mängd värme.Det genererade beloppet beror på hur väl materialet leder el.En bra ledare, som koppar, producerar mycket lite.Av denna anledning används koppartrådar och kablar ofta för att överföra el: när värmen produceras förloras energi, så en bra ledare minimerar energiförlust.Material som utför elektricitet mindre väl ger mer värme, så de tenderar att användas i elektriska värmare, spisar och ugnar, till exempel.

Elektrisk energi kan också omvandlas till ljus.Tidiga bågljus berodde på en elektrisk urladdning över ett litet gap för att värma luften till den punkt där den lyser mdash;Samma princip som blixtnedslag.Senare introducerades filamentlampan: detta förlitar sig på strömmen som orsakar en tunn, spiralig tråd för att glöda vit het.Moderna, energibesparande glödlampor passerar en högspänningsström genom en tunn gas, vilket får den att avge ultraviolett ljus, som slår en fluorescerande beläggning för att producera synligt ljus.

När ett ledande material, såsom koppartråd, flyttas inEtt magnetfält, en ström genereras.Omvänt kommer en ström som flyter genom en tråd, om den upplever ett magnetfält, producera rörelse.Detta är principen bakom en elmotor.Dessa anordningar består av ett arrangemang av magneter och spolar av koppartråd så att när en ström rinner genom tråden produceras en vridrörelse.Elektriska motorer används allmänt i industrin och i hemmet, till exempel i tvättmaskiner och DVD -spelare.

Mätning av elektrisk energi

Energi mäts i Joules, en term uppkallad efter fysikern James Prescott Joule.En joule är rouGhly mängden energi som krävs för att lyfta ett pund (0,45 kg) vikt ett vertikalt avstånd på nio tum (22,9 cm).Det är emellertid vanligtvis bekvämare att tänka på el när det gäller kraft, som är energi dividerad av tiden eller den hastighet med vilken den rinner.Detta ger den eventuellt mer bekanta enheten i watt, uppkallad efter forskaren James Watt.En watt motsvarar en joule per sekund.

Det finns ett antal andra enheter som hänför sig till el.Coulomb är enheten för elektrisk laddning.Det kan betraktas som en mängd elektroner och mdash;1,6 x 10 ¹⁹ mdash;Eftersom alla elektroner har samma, mycket små, laddning.Amperen, vanligtvis förkortad till "amp", är enheten för elektrisk ström, eller antalet elektroner som flyter på en viss tid.En förstärkare motsvarar en Coulomb per sekund.

Volt är enheten för elektromotivkraft, eller mängden energi som överförs per laddningsenhet, eller Coulomb.En volt motsvarar en jule energi som överförs för varje Coulomb av laddning.Kraft, i watt, motsvarar volt multiplicerat med AMP: er, så en fem AMP -ström vid 100 volt skulle motsvara 500 watt.

Generera elektrisk energi

De flesta elektriciteter genereras av enheter som omvandlar rotationsrörelse till elektrisk energi, med användning av användningSamma princip som en elmotor, men omvänd.Rörelsen av trådspolar i ett magnetfält producerar en elektrisk ström.Vanligtvis används värme, ofta genererad av förbränning av fossila bränslen, för att producera ånga som driver en turbin för att ge rotationsrörelsen.I ett kärnkraftverk ger kärnkraften värmen.Hydroelektrisk kraft använder rörelsen av vatten under tyngdkraften för att driva turbinen.

Elen som genereras vid kraftverk är i allmänhet i form av växlande ström (AC).Detta innebär att strömmen ständigt vänder sin riktning, många gånger per sekund.För de flesta ändamål fungerar AC bra, och det är så el når hemmet.Vissa industriella processer kräver emellertid likström (DC), som endast flyter i en riktning.Till exempel använder tillverkningen av vissa kemikalier elektrolys: uppdelning av föreningar i element eller enklare föreningar med elektricitet.Detta kräver likström, så dessa industrier kommer antingen att kräva AC till DC -omvandling eller kommer att ha sin egen likströmsförsörjning.

Det är mer effektivt att överföra el genom kraftledningar vid högre spänningar.Av denna anledning använder generering av växter enheter som kallas transformatorer för att öka spänningen för växellåda.Detta ökar inte energin eller kraften: när spänningen höjs reduceras strömmen och vice versa.Långdistansöverföring av el äger rum vid många tusentals volt;Det kan dock inte användas i hem vid dessa spänningar.Lokala transformatorer reducerar spänningen till cirka 110 volt i USA och 220-240 volt i Europa, för inhemska leveranser.

Elektricitet för små, låga effektanordningar levereras ofta av batterier.Dessa använder kemisk energi för att generera en relativt liten elektrisk ström.De genererar alltid en likström och har därför en negativ och en positiv terminal.Elektroner flyter från den negativa till den positiva terminalen när en krets är klar.