Jeder, der die Nachrichten eingeschaltet hat, kennt Geschichten über elektrische Kraftwerke, die ihre Kosten und Effizienz mit der Abhängigkeit von erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energiequellen vergleichen. Aber was bedeuten diese Begriffe wirklich? Worüber reden die Leute, wenn man über Strom spricht?
Definition von elektrischer Leistung
In der Physik,Leistungist definiert als geleistete Arbeit pro Zeiteinheit oder P = W/t, wobeiPist Leistung in Watt (W) oder Joule pro Sekunde (J/s), ArbeitWist in Newtonmeter (Nm) oder Joule (J) und Zeittist in Sekunden (s). Im Stromsektor wird Leistung oft in Kilowatt oder sogar Megawatt gemessen.
Kraftquellen in der realen Welt gibt es zuhauf. Muskeln lassen einen Körper Gewichte heben, Verbrennungsmotoren treiben ein Auto an und Windräder drehen Generatoren. Der Satzelektrische Energiebezieht sich speziell auf Strom, der durch Elektrizität oder den Fluss von Elektronen erzeugt wird.
Ein elektrisches Kraftwerk ist also ein Ort, an dem Energie aus irgendeiner Quelle – Verbrennung von Kohle, Sonnenenergie oder etwas anderes – wird in Strom umgewandelt, der über Strom an die Verbraucher abgegeben werden kann Linien. Je effizienter dieser Prozess ist, desto mehr Stromverbraucher erhalten die gleiche Energiemenge und das oft zu den niedrigsten Kosten.
Stromquellen
In Kraftwerken kann nahezu jede Energiequelle zur Stromerzeugung genutzt werden. Energieformen können aus ihrem ursprünglichen Zustand in elektrische potentielle Energie umgewandelt werden. In diesem Zeitalter des Bewusstseins für den Klimawandel besteht der wichtigste Unterschied zwischen den Typen darin, ob die Quelleverlängerbar(selbstauffüllend) odernicht erneuerbar(eine endliche Quelle, die irgendwann aufgebraucht wird).
Beispiele für erneuerbare Energiequellen sind:
- Solar
- Wasserkraft
- Geothermie
- Wind
Beispiele für nicht erneuerbare Energieträger (fossile Brennstoffe) sind:
- Kohle
- Öl
- Erdgas
Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen ist nicht nur langlebiger, sondern hat typischerweise auch eine geringere negative Umweltauswirkungen als Bohren oder Bergbau nach nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen und dann Verbrennen Sie.
Formel für elektrische Leistung
Die Arbeit, die geleistet wird, um eine elektrische Ladung zu bewegenq, gemessen in Coulomb (C), über eine PotentiallückeV, gemessen in Volt (v) ist gleich der elektrischen EnergieqVin Joule (J).
Dies bedeutet, dass die Definition von Leistung für elektrische Leistung konkret umgeschrieben werden kann als:
P=\frac{qV}{t}
Ausgehend von der Definition eines elektrischen Stroms als Fluss von Elektronen (Ladungen) über die Zeit kann der "q/t"-Teil dieser Gleichung mit der Variablen für Strom. umgeschrieben werdenich, gemessen in Ampere (A). So:
P=IV
Im Englischen zeigt dies, dass elektrische Leistung auch als Strom mal seiner Spannung definiert werden kann.
Andere Formeln für elektrische Leistung
Studenten, die mit Schaltungen in der Physik vertraut sind, werden auch feststellen, dass die Anwendung des Ohmschen GesetzesV = IR, zur Leistungsgleichung führt zu zwei weiteren Möglichkeiten, die elektrische Leistung eines Objekts basierend auf den Eigenschaften des Schaltkreises, in dem es arbeitet, zu berechnen:
P=IV=I^2R=\frac{V^2}{R}
WiderstandRwird in Ohm (Ω) gemessen.
Beispiele
Wie viel elektrische Energie verbraucht eine 60-Watt-Glühbirne, die 30 Minuten lang eingeschaltet bleibt?
Die hier angegebenen Informationen sind die Werte für die LeistungPund Zeitt. Die Zeit ist jedoch nicht in der richtigen SI-Einheit von Sekunden angegeben. Mit 60 Sekunden pro Minute für 30 Minuten war die Glühbirne für1.800 Sekunden.
Der nächste Schritt ist, diese Arbeit zu erkennenWkann in Newtonmetern gemessen werdenoder Joule, eine Energieeinheit. Also die allgemeine Definition von Macht als Arbeit im Laufe der Zeit, oderP = W/tauflösen fürW, liefert die gewünschte Lösung.
W=Pt=60\times 1800 = 108.000\text{J}
Wie hoch ist die Leistung eines Staubsaugers, der 12 Ampere Strom aus einer 120-Volt-Steckdose zieht?
Da aktuellichund SpannungVgegeben sind, während MachtPunbekannt ist, ist die Gleichung, die alle Variablen in Beziehung setzt,P = IV.
P=IV=(12)(120)=1.440\text{W}