Každý, kdo zapnul novinky, je obeznámen s příběhy o elektrických elektrárnách, které srovnávají jejich náklady a efektivitu s tím, jak moc se spoléhají na obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie. Co ale tyto pojmy ve skutečnosti znamenají? O čem lidé mluví, když diskutují o elektrické energii?
Definice elektrické energie
Ve fyziceNapájeníje definována jako práce vykonaná za jednotku času, nebo P = W / t, kdePje výkon ve wattech (W) nebo v joulech za sekundu (J / s), práceŽje v newtonmetrech (Nm) nebo Joulech (J) a častje v sekundách. V energetickém sektoru se síla často měří v kilowattech nebo dokonce megawattech.
Zdrojů energie ve skutečném světě je mnoho. Díky svalům tělo zvedá závaží, spalovací motory pohánějí auto a větrné turbíny točí generátory. Frázeelektrická energiekonkrétně odkazuje na energii generovanou elektřinou nebo na tok elektronů.
Elektrická elektrárna je tedy místem, kde je energie z nějakého zdroje - spalování uhlí, sluneční energie nebo něco jiného - se přeměňuje na elektřinu, která může být dodávána spotřebitelům prostřednictvím energie řádky. Čím efektivnější je tento proces, tím více spotřebitelů energie získá ze stejného množství energie a často za nejnižší náklady.
Zdroje elektrické energie
V elektrárnách lze k výrobě elektrické energie použít téměř jakýkoli zdroj energie. Formy energie lze změnit z původního stavu na elektrickou potenciální energii. V tomto věku povědomí o změně klimatu je nejvýznamnějším rozdílem mezi typy, zda je zdrojemobnovitelný(samoplnění) neboneobnovitelný(konečný zdroj, který bude nakonec vyčerpán).
Mezi příklady obnovitelných zdrojů energie patří:
- Sluneční
- Hydroelektrický
- Geotermální
- Vítr
Mezi příklady neobnovitelných zdrojů energie (fosilní paliva) patří:
- Uhlí
- Olej
- Zemní plyn
Kromě toho, že výroba energie pomocí obnovitelných zdrojů má delší životnost, má obvykle také mnoho menší negativní dopad na životní prostředí než vrtání nebo těžba neobnovitelných fosilních paliv a následné spalování jim.
Vzorec pro elektrickou energii
Práce vykonaná při přemisťování elektrického nábojeq, měřeno v coulombech (C), přes potenciální mezeruPROTI, měřeno ve voltech (v), se rovná elektrické energiiqVv Joulech (J).
To znamená, že definici výkonu lze přepsat na elektrickou energii konkrétně jako:
P = \ frac {qV} {t}
Poté, na základě definice elektrického proudu jako toku elektronů (nábojů) v průběhu času, lze část této rovnice „q / t“ přepsat pomocí proměnné pro proudJá, měřeno v ampérech (A). Tak:
P = IV
V angličtině to ukazuje, že elektrickou energii lze také definovat jako proud něčeho krát krát jeho napětí.
Další vzorce pro elektrickou energii
Studenti obeznámení s obvody ve fyzice si také všimnou, že použití Ohmova zákona,V = IR, k výsledkům energetické rovnice dvěma dalšími způsoby, jak vypočítat elektrickou energii objektu na základě vlastností obvodu, ve kterém pracuje:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
OdporRse měří v ohmech (Ω).
Příklady
Kolik elektrické energie spotřebuje 60-wattová žárovka po dobu 30 minut?
Zde uvedené informace jsou hodnoty pro výkonPa čast. Čas však není ve správné jednotce SI sekund. S 60 sekundami za minutu po dobu 30 minut byla žárovka zapnutá po dobu1 800 sekund.
Dalším krokem je uvědomit si tuto práciŽlze měřit v newtonmetrechnebo Jouly, jednotka energie. Obecná definice moci jako práce v čase, neboP = W / tvyřešitŽ, získá požadované řešení.
W = Pt = 60 \ krát 1800 = 108 000 \ text {J}
Jaký je výstupní výkon vakua, které čerpá 12 ampérů proudu ze 120voltové zásuvky?
Od té doby aktuálníJáa napětíPROTIjsou uvedeny, zatímco sílaPnení známo, rovnice, která se bude týkat všech proměnných, jeP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1440 \ text {W}