Kuidas elektrit toodetakse?

Elekter on üks meie kõige paremini kasutatud kingitusi loodusest. Selle loodusliku elemendi manipuleerimise ja kasutamise õppimine on meie igapäevaseid eluviise lugematul moel dramaatiliselt muutnud. Selles artiklis käsitletakse põhiprotsessi, kuidas elektrienergia töötab ja kuidas seda tehakse.

Elekter on üks meie elementaarsemaid elemente, mis on meie planeedil alati olemas olnud. Alles 19. sajandi lõpus avastasid teadlased, kuidas seda energiaallikat rakendada. Looduslikud metallid nagu alumiinium, vask, hõbe ja kuld on materjalid, mis juhivad loomulikult elektrivoolu, kui õiged mehhanismid on paigas. Selle põhjus peitub nende aatomite ehitamisviisis. Elekter toimub siis, kui stimuleeritakse aatomi tuuma ümbritsevaid elektrone. Elektronid on valmistatud energiast, nii et igasugune rakendatud segamine põhjustab selle energia hajutamist. Metalli aatomid on head dirigendid kuna nende tuumades on nende välised elektronid lõdvalt kinni, mis muudab nende elektronide stimuleerimise lihtsamaks. Sellistel materjalidel nagu klaas ja puit on tuumad, mis hoiavad nende elektrone tihedalt kinni, mistõttu need materjalid on kehvad elektrijuhid.

Elektri voolamiseks tuleb luua ja säilitada vool. Selleks kasutatakse generaatorit. Generaatorid on need, mis hoiavad elektrone stimuleerituna ja liikuvana. See energia genereerimise protsess loob tegelikult üha enam sama. Kui energia- või elektrivool on juhitud, vastutavad trafodeks nimetatud seadmed voolu suunamise eest, et seda saaks mingil viisil kasutada. Elektrivool kulgeb kõige tõhusamalt mööda alumiiniumist või vasest juhtmeid. Generaatori mehhanism toimib siis magnetjõuna, mis stimuleerib elektrivoolusid mööda juhtmeid kulgema. Nii tehakse elektrit.

Massilises plaanis on elektri tootmiseks mitu võimalust, millest paljud toetuvad aurule kui kineetilise energia allikale. Turbiinideks nimetatud masinad, mis koosnevad magnetkestaga ümbritsetud suurest traadist, sunnitakse auru poolt tekitatud kineetilise energia abil pöörlema. Turbiini pöörlemisel stimuleerivad magnetjõud traadi elektrone, mis põhjustab elektrivoolude tekkimist. Seejärel kasutatakse trafosid voolu voolu reguleerimiseks elektrijaama ja tagasi. Nende turbiinide käitamiseks vajalik aur võib tekkida fossiilkütuste, näiteks nafta, gaasi ja kivisöe põletamisel või tuumaenergia kaudu uraanimaterjali lõhustamisel. Mõlemal juhul luuakse soojus vahendina suures koguses vee auruks kondenseerimiseks. Muud turbiini töötamise meetodid kasutavad tuule, maagaasi või lihtsalt vett, et tagada turbiini pöörlemiseks vajalik füüsiline jõud. .

Esimese dokumenteeritud juhtumi elektrienergia tootmise kohta registreerisid 18. sajandi keskel Benjamin Franklin ja William Watson. Franklini tuntud katse lohe ja võtme kasutamisega välkkiirega viis piksevarda leiutamiseni. Franklinile omistatakse ka positiivne ja negatiivne potentsiaal elektrivooludes. Selle nähtuse uurisid lähemalt Michael Faraday, Alessandro Volta, Luigi Galvani, Andre-Marie Ampere ja Georg Simon Ohm. See teadlaste rühm vastutas elektrienergia mõõtmisbaasi loomise eest, mis tähistas kaasaegse elektritehnoloogia algust. Thomas Edisoni järgnenud lambipirnide leiutamisele järgnes esimese kommertselektrijaama valmistamine New Yorgis Manhattanil 1882. aastal.

Sama kasulik ja vajalik kui elekter on meie igapäevaelus, aitavad selle tootmise vahendid kaasa meie arengule Globaalne soojenemine probleem olulisel viisil. Fossiilkütuste põletamisel tekkivad kogunenud mõjud lisavad otseselt meie globaalset temperatuuri mõjutavat soojustegurit. Süsinikdioksiidgaasid, fossiilkütuste põletamisel eralduvad gaasid, on kõige kahjulikumad saasteained. Õnneks töötatakse välja uusi tehnoloogiaid, mis kasutavad puhtamaid energiaagente, et asendada fossiilkütuseid elektri tootmisel.