Svatko tko je uključio vijesti upoznat je s pričama o električnim centralama koje svoj trošak i učinkovitost uspoređuju s koliko se oslanjaju na obnovljive i neobnovljive izvore energije. Ali što ti pojmovi zapravo znače? O čemu ljudi razgovaraju kada razgovaraju o električnoj energiji?
Definicija električne energije
U fizici,vlastdefinira se kao rad obavljen u jedinici vremena ili P = W / t, gdjeStrje snaga u vatima (W) ili džulima u sekundi (J / s), radWje u njutn-metrima (Nm) ili džulima (J) i vremenutje u sekundama. U elektroenergetskom sektoru snaga se često mjeri u kilovatima ili čak megavatima.
Izvori moći u stvarnom svijetu obiluju. Mišići čine tjelesne utege, motori s unutrašnjim izgaranjem pokreću automobil, a vjetroturbine vrte generatore. Frazaelektrična energijaposebno se odnosi na snagu koju generira električna energija ili protok elektrona.
Dakle, elektrana je mjesto gdje se energija iz nekog izvora - izgaranja ugljena, sunčeve energije ili nešto drugo - pretvara se u električnu energiju koja se može isporučiti potrošačima putem električne energije linijama. Što je ovaj postupak učinkovitiji, potrošači dobivaju više energije od iste količine energije, a često i uz najniže troškove.
Izvori električne energije
Gotovo bilo koji izvor energije može se koristiti u elektranama za proizvodnju električne energije. Oblici energije mogu se iz izvornog stanja promijeniti u električnu potencijalnu energiju. U ovo doba svijesti o klimatskim promjenama, najizraženija je razlika između vrsta je li izvorobnovljiv(samopunjavanje) ilineobnovljivi(konačan izvor koji će na kraju biti potrošen).
Primjeri obnovljivih izvora energije uključuju:
- Solarni
- Hidroelektrična
- Geotermalna
- Vjetar
Primjeri neobnovljivih izvora energije (fosilna goriva) uključuju:
- Ugljen
- Ulje
- Prirodni gas
Osim što je dugotrajnije, proizvodnja energije iz obnovljivih izvora energije također obično ima i puno toga manji negativni utjecaj na okoliš od bušenja ili kopanja neobnovljivih fosilnih goriva, a zatim i spaljivanja ih.
Formula za električnu energiju
Posao izveden za pomicanje električnog nabojaq, izmjereno u kulonima (C), preko potencijalne praznineV, izmjereno u voltima (v) jednako je električnoj energijiqVu Joulesu (J).
To znači da se definicija snage može prepisati za električnu energiju posebno kao:
P = \ frac {qV} {t}
Zatim, oslanjajući se na definiciju električne struje kao protoka elektrona (naboja) tijekom vremena, dio te jednadžbe "q / t" može se prepisati pomoću varijable za strujuJa, izmjereno u amperima (A). Tako:
P = IV
Na engleskom ovo pokazuje da se električna snaga može definirati i kao trenutna struja pomnožena s naponom.
Ostale formule za električnu energiju
Studenti upoznati sa sklopovima u fizici također će primijetiti da primjenom Ohmovog zakona,V = IR, jednadžba snage rezultira na još dva načina za izračunavanje električne snage objekta na temelju svojstava kruga u kojem radi:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
OtpornostRmjeri se u ohima (Ω).
Primjeri
Koliko električne energije koristi žarulja od 60 vata koja ostaje uključena 30 minuta?
Ovdje navedeni podaci su vrijednosti snageStri vrijemet. Međutim, vrijeme nije u ispravnoj SI jedinici sekundi. S 60 sekundi u minuti tijekom 30 minuta, žarulja je gorjela1.800 sekundi.
Sljedeći je korak shvatiti taj radWmože se mjeriti u njuton-metrimaili Joulesa, jedinica energije. Dakle, općenita definicija moći kao rada tijekom vremena, iliP = W / triješiti zaW, će dati željeno rješenje.
W = Pt = 60 \ puta 1800 = 108.000 \ tekst {J}
Kolika je izlazna snaga vakuuma koji crpi 12 ampera struje iz 120-voltne utičnice?
Od trenutneJai naponaVsu dana, dok je snagaStrje nepoznata, jednadžba koja će povezati sve varijable jeP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1.440 \ tekst {W}