Enhver, der har tændt for nyhederne, er fortrolig med historier om elektriske kraftværker, der sætter deres omkostninger og effektivitet i forhold til, hvor meget de stoler på vedvarende versus ikke-vedvarende energikilder. Men hvad betyder disse udtryk egentlig? Hvad taler folk om, når de diskuterer elkraft?
Definition af elektrisk kraft
I fysik,strømdefineres som udført arbejde pr. tidsenhed eller P = W / t, hvorPer effekt i watt (W) eller joule pr. sekund (J / s), arbejdeWer i newton-meter (Nm) eller Joule (J) og tidter i sekunder. I elsektoren måles effekten ofte i kilowatt eller endda megawatt.
Kilder til magt i den virkelige verden bugner. Muskler får en krop til at løfte vægte, forbrændingsmotorer driver en bil og vindmøller drejer generatorer. Udtrykketelektrisk strømspecifikt henviser til strøm genereret af elektricitet eller strømmen af elektroner.
Et elektrisk kraftværk er derfor et sted, hvor energi fra en eller anden kilde - brændende kul, solenergi eller noget andet - omdannes til elektricitet, der kan leveres til forbrugerne via strøm linjer. Jo mere effektiv denne proces er, jo flere strømforbrugere får den samme mængde energi og ofte til de laveste omkostninger.
Kilder til elkraft
Næsten enhver energikilde kan bruges i kraftværker til at generere elektrisk kraft. Energiformer kan ændres fra deres oprindelige tilstand til elektrisk potentiel energi. I denne tidsalder af klimaændringsbevidsthed er den mest markante skelnen mellem typer, om kilden ervedvarende(selvpåfyldning) ellerkan ikke fornyes(en endelig kilde, der til sidst vil blive brugt op).
Eksempler på vedvarende energikilder inkluderer:
- Solar
- Vandkraft
- Geotermisk
- Vind
Eksempler på ikke-vedvarende energikilder (fossile brændstoffer) inkluderer:
- Kul
- Olie
- Naturgas
Ud over at være længerevarende har kraftproduktion via vedvarende energikilder også typisk meget mindre negativ miljøpåvirkning end boring eller minedrift efter ikke-vedvarende fossile brændstoffer og derefter afbrænding dem.
Formel til elektrisk kraft
Arbejdet med at flytte en elektrisk ladningq, målt i coulombs (C), over et potentielt hulV, målt i volt (v) er lig med den elektriske energiqVi Joules (J).
Dette betyder, at definitionen af magt kan omskrives til elektrisk kraft specifikt som:
P = \ frac {qV} {t}
Med udgangspunkt i definitionen af en elektrisk strøm som strømmen af elektroner (ladninger) over tid kan "q / t" -delen af ligningen omskrives ved hjælp af variablen for strømjegmålt i ampere (A). Så:
P = IV
På engelsk viser dette, at elektrisk kraft også kan defineres som noget, der er strøm gange dets spænding.
Andre formler til elektrisk kraft
Studerende, der er fortrolige med fysiske kredsløb, vil også bemærke, at anvendelse af Ohms lov,V = IR, til effektligningen resulterer på to måder til at beregne et objekts elektriske effekt baseret på egenskaberne for det kredsløb, som det fungerer i:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
ModstandRmåles i ohm (Ω).
Eksempler
Hvor meget elektrisk energi bruger en 60-watt pære, der er tændt i 30 minutter?
De givne oplysninger her er værdierne for magtPog tidt. Tiden er dog ikke i den korrekte SI-enhed på sekunder. Med 60 sekunder pr. Minut i 30 minutter var pæren tændt1.800 sekunder.
Det næste trin er at indse det arbejdeWkan måles i newton-metereller Joules, en enhed af energi. Så den generelle definition af magt som arbejde over tid, ellerP = W / tat løse forW, giver den ønskede opløsning.
W = Pt = 60 \ gange 1800 = 108.000 \ tekst {J}
Hvad er effektudgangen for et vakuum, der trækker 12 ampere strøm fra en 120 volt stikkontakt?
Siden nuværendejegog spændingVgives, mens magtPer ukendt, er ligningen, der vil relatere alle variablerneP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1.440 \ tekst {W}