Alle som har slått på nyhetene er kjent med historier om elektriske kraftstasjoner som setter pris og effektivitet mot hvor mye de stoler på fornybare kontra ikke fornybare energikilder. Men hva betyr egentlig disse begrepene? Hva snakker folk om når de diskuterer elektrisk kraft?
Definisjon av elektrisk kraft
I fysikk,makter definert som utført arbeid per tidsenhet, eller P = W / t, hvorPer effekt i watt (W) eller joule per sekund (J / s), arbeidWer i newton-meter (Nm) eller Joule (J), og tidter i sekunder. I kraftsektoren blir kraft ofte målt i kilowatt, eller til og med megawatt.
Kilder til makt i den virkelige verden florerer. Muskler gir en kroppsvekt, forbrenningsmotorer driver en bil og vindturbiner snurrer generatorer. Frasenelektrisk energirefererer spesifikt til kraft generert av elektrisitet, eller strømmen av elektroner.
Et elektrisk kraftverk er altså et sted hvor energi fra en eller annen kilde - forbrenning av kull, solenergi eller noe annet - blir konvertert til strøm som kan leveres til forbrukere via strøm linjer. Jo mer effektiv denne prosessen er, desto mer strømforbrukere får fra samme mengde energi, og ofte til de laveste kostnadene.
Kilder til elektrisk kraft
Nesten hvilken som helst energikilde kan brukes i kraftverk for å generere elektrisk kraft. Energiformer kan endres fra sin opprinnelige tilstand til elektrisk potensiell energi. I denne tidsalderen med bevissthet om klimaendringer er det mest markante skillet mellom typer om kilden erfornybar(selvpåfyllende) ellerikke fornybar(en endelig kilde som til slutt vil bli brukt opp).
Eksempler på fornybare energikilder inkluderer:
- Solar
- Vannkraft
- Geotermisk
- Vind
Eksempler på ikke-fornybare energikilder (fossile brensler) inkluderer:
- Kull
- Olje
- Naturgass
I tillegg til å være langvarig, har også kraftproduksjon via fornybare energikilder vanligvis mye mindre negativ miljøpåvirkning enn boring eller gruvedrift for ikke-fornybare fossile brensler og deretter brenning dem.
Formel for elektrisk kraft
Arbeidet med å flytte en elektrisk ladningq, målt i coulombs (C), over et potensielt gapV, målt i volt (v) er lik den elektriske energienqVi Joules (J).
Dette betyr at definisjonen av kraft kan skrives om for elektrisk kraft spesielt som:
P = \ frac {qV} {t}
Deretter, med definisjonen av en elektrisk strøm som strømmen av elektroner (ladninger) over tid, kan "q / t" -delen av ligningen skrives om ved hjelp av variabelen for strømJeg, målt i ampere (A). Så:
P = IV
På engelsk demonstrerer dette at elektrisk kraft også kan defineres som noe nåværende ganger spenningen.
Andre formler for elektrisk kraft
Studenter som er kjent med kretser i fysikk, vil også legge merke til at anvendelse av Ohms lov,V = IR, til effektligningen resulterer på to måter å beregne et objekts elektriske effekt basert på egenskapene til kretsen det opererer i:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
MotstandRmåles i ohm (Ω).
Eksempler
Hvor mye elektrisk energi bruker en 60-watts lyspære igjen i 30 minutter?
Den gitte informasjonen her er verdiene for kraftPog tidt. Tiden er imidlertid ikke i riktig SI-enhet på sekunder. Med 60 sekunder per minutt i 30 minutter var lyspæren på1800 sekunder.
Det neste trinnet er å innse det arbeidetWkan måles i newtonmetereller Joules, en energienhet. Så den generelle definisjonen av makt som arbeid over tid, ellerP = W / tå løse forW, vil gi den ønskede løsningen.
W = Pt = 60 \ ganger 1800 = 108 000 \ tekst {J}
Hva er kraftuttaket til et vakuum som trekker 12 ampere strøm fra et 120 volt uttak?
Siden nåværendeJegog spenningVblir gitt, mens kraftPer ukjent, er ligningen som vil relatere alle variableneP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1.440 \ tekst {W}