Ikviens, kurš ir ieslēdzis šīs ziņas, ir iepazinies ar stāstiem par elektrostacijām, kas salīdzina to izmaksas un efektivitāti ar to, cik lielā mērā viņi paļaujas uz atjaunojamiem un neatjaunojamiem enerģijas avotiem. Bet ko šie termini patiesībā nozīmē? Par ko cilvēki runā, apspriežot elektroenerģiju?
Elektroenerģijas definīcija
Fizikājaudair definēts kā darbs, kas veikts laika vienībā, vai P = W / t, kurPir jauda vatos (W) vai džoulos sekundē (J / s), darbsWir ņūtonmetros (Nm) vai džoulos (J), un laikstir sekundēs (-ēs). Enerģētikas nozarē jaudu bieži mēra kilovatos vai pat megavatos.
Spēka avotu reālajā pasaulē ir daudz. Muskuļi veido ķermeņa pacelšanas svarus, iekšdedzes dzinēji dzen automašīnu un vēja turbīnas griežas ģeneratoros. FrāzeElektroenerģijaīpaši attiecas uz elektroenerģijas radīto enerģiju vai elektronu plūsmu.
Elektroenerģijas stacija ir vieta, kur enerģija no kāda avota - ogļu dedzināšana, saules enerģija vai kaut kas cits - tiek pārveidots par elektroenerģiju, ko patērētājiem var piegādāt ar strāvas palīdzību līnijas. Jo efektīvāks ir šis process, jo vairāk enerģijas patērē no tāda paša enerģijas daudzuma un bieži vien par viszemākajām izmaksām.
Elektroenerģijas avoti
Elektroenerģijas ražošanai elektrostacijās var izmantot gandrīz jebkuru enerģijas avotu. Enerģijas formas no sākotnējā stāvokļa var mainīt uz elektrisko potenciālo enerģiju. Šajā klimata pārmaiņu izpratnes laikmetā visizteiktākā atšķirība starp tipiem ir tā, vai avots iratjaunojams(sevis papildināšana) vaineatjaunojams(ierobežots avots, kas galu galā tiks izmantots).
Atjaunojamo enerģijas avotu piemēri ir:
- Saules
- Hidroelektriskā
- Ģeotermālā
- Vējš
Neatjaunojamu enerģijas avotu (fosilā kurināmā) piemēri ir:
- Ogles
- Eļļa
- Dabasgāze
Papildus ilglaicīgākai enerģijas ražošanai, izmantojot atjaunojamos enerģijas avotus, parasti ir arī daudz mazāka negatīva ietekme uz vidi nekā neatjaunojamo fosilo degvielu urbšana vai ieguve un pēc tam sadedzināšana tos.
Formula elektroenerģijai
Elektriskā lādiņa pārvietošanai veiktais darbsq, mērīts kulonās (C), pāri potenciālai spraugaiV, mērīts voltos (v), ir vienāds ar elektrisko enerģijuqVDžoulā (J).
Tas nozīmē, ka jaudas definīciju var pārrakstīt attiecībā uz elektrisko enerģiju kā:
P = \ frac {qV} {t}
Tad, izmantojot elektriskās strāvas definīciju kā elektronu (lādiņu) plūsmu laika gaitā, šī vienādojuma "q / t" daļu var pārrakstīt, izmantojot strāvas lielumuEs, mērot ampēros (A). Tātad:
P = IV
Angļu valodā tas parāda, ka elektrisko jaudu var definēt arī kā kaut ko pašreizējo un tā spriegumu.
Citas elektroenerģijas formulas
Studenti, kas pārzina fizikas shēmas, arī pamanīs, ka, piemērojot Ohma likumu,V = IR, pie jaudas vienādojuma rodas vēl divi veidi, kā aprēķināt objekta elektrisko jaudu, pamatojoties uz ķēdes īpašībām, kurā tas darbojas:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
PretestībaRmēra omos (Ω).
Piemēri
Cik daudz enerģijas patērē 60 vatu spuldze, kas palikusi ieslēgta 30 minūtes?
Šeit sniegtā informācija ir jaudas vērtībasPun laikst. Tomēr laiks nav pareizajā SI sekunžu mērvienībā. Ar 30 sekundēm 60 sekundēm minūtē spuldze bija ieslēgta1800 sekundes.
Nākamais solis ir realizēt šo darbuWvar izmērīt ņūtonmetrosvai Džouls, enerģijas vienība. Tātad vispārējā varas kā darba laika definīcija vaiP = W / tatrisinātW, iegūs vēlamo šķīdumu.
W = Pt = 60 \ reizes 1800 = 108 000 \ teksts {J}
Kāda ir vakuuma jauda, kas no 120 voltu kontaktligzdas piesaista 12 ampēru strāvu?
Kopš pašreizējāEsun spriegumuVtiek doti, kamēr spēksPnav zināms, vienādojums, kas saistīs visus mainīgos, irP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1 440 \ teksts {W}