พลังงานไฟฟ้าคืออะไร?

พลังงานไฟฟ้าเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าและเรียกกันทั่วไปว่าเป็นเพียง“ ไฟฟ้า”ในที่สุดมันมีต้นกำเนิดในแรงแม่เหล็กไฟฟ้า: หนึ่งในสี่กองกำลังพื้นฐานของธรรมชาติและหนึ่งที่รับผิดชอบพฤติกรรมของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้าเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของอนุภาค subatomic กับแรงนี้กระแสไฟฟ้าปรากฏตัวในปรากฏการณ์ธรรมชาติเช่นฟ้าผ่าและมีความสำคัญต่อชีวิตในระดับพื้นฐานความสามารถของมนุษย์ในการสร้างส่งและจัดเก็บไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่เทคโนโลยีและในประเทศส่วนใหญ่ชีวิตในบ้าน

ต้นกำเนิดของพลังงานไฟฟ้า

มีประจุไฟฟ้าสองประเภทที่เรียกว่าบวกและลบหากวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าสองชิ้นถูกนำมาใกล้กันพวกเขาจะได้สัมผัสกับแรงหากค่าใช้จ่ายเหมือนกัน mdash;ทั้งบวกหรือทั้งลบ mdash;แรงจะทำหน้าที่ผลักวัตถุออกไปจากกันหากพวกเขามีค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกันพวกเขาจะดึงดูดซึ่งกันและกันแรงผลักดันหรือแรงดึงดูดนี้เรียกว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและสามารถควบคุมได้เพื่อสร้างการไหลของพลังงานไฟฟ้า

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนที่มีประจุบวกโดยปกติแล้วโปรตอนจะอยู่ในนิวเคลียส แต่อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนย้ายจากอะตอมไปยังอะตอมทำให้พวกมันไหลผ่านวัสดุเช่นโลหะที่ดำเนินการไฟฟ้าสถานที่ที่มีอิเล็กตรอนเกินกว่าโปรตอนจะมีประจุลบสถานที่ที่มีการขาดดุลจะมีค่าใช้จ่ายในเชิงบวกเนื่องจากค่าใช้จ่ายตรงข้ามดึงดูดซึ่งกันและกันอิเล็กตรอนจะไหลจากพื้นที่ที่มีประจุลบไปยังค่าที่มีประจุบวกหากได้รับอนุญาตให้ทำเช่นนั้นสร้างกระแสไฟฟ้า

การใช้พลังงานไฟฟ้า

ไฟฟ้ามีประโยชน์ทั้งในตัวเองและเป็นวิธีการถ่ายโอนพลังงานในระยะทางไกลมันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการอุตสาหกรรมต่าง ๆ โทรคมนาคมและอินเทอร์เน็ตคอมพิวเตอร์โทรทัศน์และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมายที่ใช้ร่วมกันนอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น ๆ เพื่อใช้ในการใช้งานอื่น ๆ ที่หลากหลาย

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำมันจะสร้างความร้อนในปริมาณที่แน่นอนปริมาณที่สร้างขึ้นขึ้นอยู่กับว่าวัสดุดำเนินการไฟฟ้าได้ดีเพียงใดตัวนำที่ดีเช่นทองแดงผลิตน้อยมากด้วยเหตุนี้สายไฟทองแดงและสายเคเบิลมักใช้ในการส่งกระแสไฟฟ้า: เมื่อผลิตความร้อนพลังงานจะหายไปดังนั้นตัวนำที่ดีจะลดการสูญเสียพลังงานวัสดุที่ดำเนินการไฟฟ้าให้ความร้อนน้อยลงดังนั้นพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะใช้ในเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าหม้อหุงและเตาอบเช่นพลังงานไฟฟ้าสามารถแปลงเป็นแสงได้ไฟอาร์คในช่วงต้นขึ้นอยู่กับการปล่อยไฟฟ้าข้ามช่องว่างเล็ก ๆ เพื่อให้ความร้อนแก่อากาศไปยังจุดที่มันส่องแสง mdash;หลักการเดียวกับสายฟ้าต่อมามีการแนะนำหลอดไฟของเส้นใย: สิ่งนี้ต้องอาศัยกระแสไฟทำให้ลวดขดบาง ๆ เป็นสีขาวร้อนแรงหลอดไฟที่ทันสมัยและประหยัดพลังงานผ่านกระแสไฟฟ้าแรงสูงผ่านก๊าซบาง ๆ ทำให้มันเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งกระทบกับการเคลือบเรืองแสงเพื่อให้แสงที่มองเห็นได้

เมื่อวัสดุที่นำไปใช้เช่นลวดทองแดงสนามแม่เหล็กกระแสถูกสร้างขึ้นในทางกลับกันกระแสที่ไหลผ่านลวดจะถ้ามันสัมผัสกับสนามแม่เหล็กทำให้เกิดการเคลื่อนไหวนี่คือหลักการที่อยู่เบื้องหลังมอเตอร์ไฟฟ้าอุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยการจัดเรียงของแม่เหล็กและขดลวดของลวดทองแดงเช่นเมื่อกระแสไหลผ่านลวดจะมีการเคลื่อนที่แบบหมุนมอเตอร์ไฟฟ้ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและในบ้านเช่นในเครื่องซักผ้าและเครื่องเล่นดีวีดี

การวัดพลังงานไฟฟ้า

พลังงานวัดในจูลซึ่งเป็นคำที่ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ James Prescott Jouleหนึ่งจูลคือรูGhly ปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการยกน้ำหนักหนึ่งปอนด์ (0.45 กิโลกรัม) น้ำหนักในแนวตั้งเก้านิ้ว (22.9 ซม.)อย่างไรก็ตามมันมักจะสะดวกกว่าที่จะคิดไฟฟ้าในแง่ของพลังงานซึ่งเป็นพลังงานที่แบ่งตามเวลาหรืออัตราที่มันไหลสิ่งนี้ทำให้หน่วยวัตต์ที่คุ้นเคยมากขึ้นซึ่งตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์เจมส์วัตต์หนึ่งวัตต์เทียบเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที

มีหน่วยอื่น ๆ อีกหลายหน่วยที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าคูลอมบ์เป็นหน่วยของประจุไฟฟ้ามันถือได้ว่าเป็นปริมาณของอิเล็กตรอน mdash;1.6 x 10 ¹⁹ mdash;เนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งหมดมีค่าใช้จ่ายเท่ากันมีขนาดเล็กมากแอมป์มักจะย่อเป็น“ แอมป์” เป็นหน่วยของกระแสไฟฟ้าหรือจำนวนอิเล็กตรอนที่ไหลในระยะเวลาที่กำหนดแอมป์หนึ่งแอมป์เทียบเท่ากับหนึ่งคูลอมบ์ต่อวินาที

โวลต์เป็นหน่วยของแรงไฟฟ้าหรือปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนต่อหน่วยของประจุหรือคูลอมบ์หนึ่งโวลต์เทียบเท่ากับพลังงานหนึ่งที่ถูกถ่ายโอนสำหรับแต่ละคูลอมบอลพลังงานในวัตต์เทียบเท่ากับโวลต์คูณด้วยแอมป์ดังนั้นกระแสไฟแอมป์ห้าที่ 100 โวลต์จะเทียบเท่ากับ 500 วัตต์

การผลิตพลังงานไฟฟ้า

ไฟฟ้าส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์ที่เปลี่ยนการเคลื่อนที่เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานไฟฟ้าโดยใช้พลังงานไฟฟ้าหลักการเดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้า แต่กลับด้านการเคลื่อนที่ของขดลวดภายในสนามแม่เหล็กทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปแล้วความร้อนมักเกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลใช้ในการผลิตไอน้ำที่ให้พลังแก่กังหันเพื่อให้การเคลื่อนที่ของการหมุนในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์พลังงานนิวเคลียร์ให้ความร้อนพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำใช้การเคลื่อนที่ของน้ำภายใต้แรงโน้มถ่วงเพื่อขับกังหัน

ไฟฟ้าที่เกิดจากโรงไฟฟ้าโดยทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของกระแสสลับ (AC)ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้ากลับทิศทางอย่างต่อเนื่องหลายครั้งต่อวินาทีสำหรับจุดประสงค์ส่วนใหญ่ AC ทำงานได้ดีและนี่คือวิธีการที่ไฟฟ้าถึงบ้านอย่างไรก็ตามกระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่างต้องใช้กระแสตรง (DC) ซึ่งไหลในทิศทางเดียวเท่านั้นตัวอย่างเช่นการผลิตสารเคมีบางชนิดใช้อิเล็กโทรไลซิส: การแยกสารออกเป็นองค์ประกอบหรือสารประกอบที่ง่ายกว่าโดยใช้ไฟฟ้าสิ่งนี้ต้องการกระแสโดยตรงดังนั้นอุตสาหกรรมเหล่านี้จะต้องใช้การแปลง AC เป็น DC หรือจะมีแหล่งจ่าย DC ของตัวเอง

มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นด้วยเหตุนี้การสร้างพืชจึงใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าหม้อแปลงเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสำหรับการส่งสัญญาณสิ่งนี้ไม่ได้เพิ่มพลังงานหรือพลังงาน: เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้ากระแสจะลดลงและในทางกลับกันการส่งกระแสไฟฟ้าทางไกลเกิดขึ้นที่หลายพันโวลต์อย่างไรก็ตามไม่สามารถใช้ในบ้านที่แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้หม้อแปลงท้องถิ่นลดแรงดันไฟฟ้าประมาณ 110 โวลต์ในสหรัฐอเมริกาและ 220-240 โวลต์ในยุโรปสำหรับเสบียงในประเทศ

ไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์พลังงานขนาดเล็กที่มีพลังงานต่ำมักจะถูกจัดหาโดยแบตเตอรี่การใช้พลังงานเคมีเหล่านี้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าที่ค่อนข้างเล็กพวกเขามักจะสร้างกระแสตรงและดังนั้นจึงมีเทอร์มินัลเชิงลบและเทอร์มินัลบวกอิเล็กตรอนไหลจากลบไปยังขั้วบวกเมื่อวงจรเสร็จสมบูรณ์