Aki bekapcsolta a hírt, ismeri az elektromos erőművekről szóló történeteket, amelyek költségeiket és hatékonyságukat összevetik azzal, hogy mennyire támaszkodnak a megújuló és a nem megújuló energiaforrásokra. De mit is jelentenek ezek a kifejezések valójában? Miről beszélnek az emberek, amikor az elektromos áramról beszélgetnek?
Az elektromos energia meghatározása
A fizikábanerőaz időegységenként elvégzett munka vagy P = W / t, aholPteljesítmény wattban (W) vagy joule / másodperc (J / s), munkaWnewtonméterben (Nm) vagy Joule-ban (J) van megadva, és az időtmásodperc (ek) ben van. Az energiaszektorban a teljesítményt gyakran kilowattban vagy akár megawattban mérik.
A való világ erőforrásai bővelkednek. Az izmok testet emelnek, a belső égésű motorok meghajtják az autót, a szélturbinák pedig generátorokat forognak. A kifejezéselektromos energiakifejezetten a villamos energia által termelt energiára vagy az elektronok áramlására vonatkozik.
Az elektromos erőmű tehát egy olyan hely, ahol valamilyen forrásból származó energia - szénégetés, napenergia vagy valami más - átalakul villamos energiává, amelyet áram útján lehet eljuttatni a fogyasztókhoz vonalak. Minél hatékonyabb ez a folyamat, annál több energiát kap a fogyasztó ugyanabból az energiamennyiségből, és gyakran a legalacsonyabb költségek mellett.
Az elektromos áramforrások
Szinte bármilyen energiaforrás felhasználható az erőművekben villamos energia előállítására. Az energiaformák eredeti állapotukból elektromos potenciális energiává változtathatók. A klímaváltozás tudatosságának ebben a korában a legszembetűnőbb különbség a típusok között az, hogy a forrás származik-emegújítható(önpótló) illnem megújuló(egy véges forrás, amelyet végül felhasználnak).
Példák a megújuló energiaforrásokra:
- Nap
- Hidroelektromos
- Geotermikus
- Szél
Példák a nem megújuló energiaforrásokra (fosszilis tüzelőanyagok):
- Szén
- Olaj
- Földgáz
Amellett, hogy hosszabb ideig tart, a megújuló energiaforrásokon keresztül történő áramtermelésnek általában sok is van kisebb negatív környezeti hatás, mint a nem megújuló fosszilis tüzelőanyagok fúrása vagy bányászata, majd elégetése őket.
Képlet az elektromos energiához
Az elektromos töltés elmozdítása érdekében végzett munkaqcoulombokban (C) mérve, egy potenciális résen átV, voltban (v) mérve egyenlő az elektromos energiávalqVJoules-ban (J).
Ez azt jelenti, hogy a teljesítmény definíciója átírható az elektromos energiára, különösképpen:
P = \ frac {qV} {t}
Ezután az elektromos áram definíciójára támaszkodva, mint az elektronok (töltések) időbeli áramlása, az egyenlet "q / t" része átírható az áram változójávalénamperben mérve (A). Így:
P = IV
Magyarán ez azt bizonyítja, hogy az elektromos energiát úgy is meghatározhatjuk, mint valami áramának a feszültségének a szorzatát.
Az elektromos energia egyéb képletei
A fizika áramköreit ismerő hallgatók azt is észreveszik, hogy Ohm törvényét alkalmazva,V = IR, hogy a teljesítményegyenlet két további módon eredményezi az objektum elektromos teljesítményének kiszámítását annak az áramkörnek a tulajdonságai alapján, amelyben működik:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
EllenállásRohmban (Ω) mérjük.
Példák
Mennyi elektromos energiát használ fel egy 60 wattos villanykörte, amelyet 30 percig hagyni kell?
Az itt megadott információk a teljesítmény értékeit mutatjákPés az időt. Az idő azonban nem a megfelelő SI másodperc egységben van megadva. Percenként 60 másodperc alatt, 30 percig a villanykörte égett1800 másodperc.
A következő lépés ennek a munkának a megvalósításaWnewtonméterben mérhetővagy Joules, energiaegység. Tehát a hatalom munkaként való általános meghatározása az idő múlásával, illP = W / tmegoldaniW, megkapja a kívánt oldatot.
W = Pt = 60 \ 1800-szor = 108 000 \ text {J}
Mennyi az a vákuum teljesítménye, amely 12 amper áramot von le egy 120 voltos kimenetről?
Mivel a jelenlegiénés feszültségVadottak, míg a hatalomPismeretlen, az összes változót összekapcsoló egyenletP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1 440 \ szöveg {W}