Jak powstaje prąd?

Energia elektryczna jest jednym z naszych najczęściej używanych darów natury. Nauka manipulowania i używania tego naturalnego elementu radykalnie zmieniła nasz codzienny styl życia na niezliczone sposoby. W tym artykule omówiono podstawowy proces stojący za działaniem energii elektrycznej i sposobem jej wytwarzania.

Elektryczność jest jednym z naszych najbardziej podstawowych pierwiastków, który zawsze był obecny na naszej planecie. Dopiero pod koniec XIX wieku naukowcy odkryli, jak wykorzystać to źródło energii. Metale naturalne, takie jak aluminium, miedź, srebro i złoto, to materiały, które w naturalny sposób przewodzą prąd elektryczny, gdy działają odpowiednie mechanizmy. Powodem tego jest sposób budowy ich atomów. Elektryczność ma miejsce, gdy elektrony otaczające jądro atomu są stymulowane. Elektrony są zbudowane z energii, więc każde zastosowane pobudzenie powoduje rozproszenie tej energii. Atomy metali są dobrymi dyrygentami ponieważ ich jądra mają luźny wpływ na odległe elektrony, co ułatwia ich stymulację. Materiały takie jak szkło i drewno mają jądra, które mocno trzymają elektrony, dlatego te materiały są słabymi przewodnikami elektryczności.

Aby energia elektryczna mogła płynąć, prąd musi być wytwarzany i utrzymywany. Odbywa się to za pomocą urządzenia generatora. Generatory utrzymują elektrony w ruchu i pobudzają je. Ten proces generowania energii w efekcie tworzy coraz więcej tego samego. Kiedy przepływa prąd energii lub elektryczności, urządzenia zwane transformatorami są odpowiedzialne za ukierunkowanie przepływu tak, aby można go było wykorzystać w jakiejś formie. Prąd elektryczny przebiega najefektywniej wzdłuż przewodów aluminiowych lub miedzianych. Mechanizm generatora działa wtedy jako siła magnetyczna, która stymuluje prądy elektronowe do biegania wzdłuż okablowania. Tak powstaje prąd.

Na skalę masową istnieje kilka sposobów wytwarzania elektryczności, z których wiele opiera się na parze jako źródle energii kinetycznej. Maszyny zwane turbinami, zbudowane z dużego drutu otoczonego magnetyczną obudową, są zmuszane do wirowania pod wpływem energii kinetycznej wytwarzanej przez parę. Gdy turbina się obraca, siły magnetyczne stymulują elektrony drutu, co powoduje powstawanie prądów elektrycznych. Transformatory są następnie wykorzystywane do regulacji przepływu prądu do i z elektrowni. Para potrzebna do napędzania tych turbin może być wytwarzana przez spalanie paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa, gaz i węgiel, lub przez energię jądrową poprzez rozszczepianie materiału uranu. W obu przypadkach ciepło jest wytwarzane jako środek do kondensacji dużych ilości wody w parę. Inne metody uruchamiania turbiny wykorzystują wiatr, gaz ziemny lub po prostu zwykłą wodę, aby zapewnić siłę fizyczną potrzebną do obracania turbiny. .

Pierwszy udokumentowany przypadek wytwarzania energii elektrycznej został odnotowany w połowie XVIII wieku przez Benjamina Franklina i Williama Watsona. Dobrze znany eksperyment Franklina z użyciem latawca i klucza podczas burzy z piorunami doprowadził do wynalezienia piorunochronu. Franklinowi przypisuje się również identyfikację dodatnich i ujemnych potencjałów w prądach elektrycznych. Dalsze badania tego zjawiska podjęli Michael Faraday, Alessandro Volta, Luigi Galvani, Andre-Marie Ampere i Georg Simon Ohm. Ta grupa naukowców była odpowiedzialna za stworzenie podstaw pomiaru energii elektrycznej, co zapoczątkowało rozwój nowoczesnej technologii elektrycznej. Po wynalezieniu żarówki przez Thomasa Edisona w 1882 r. powstała pierwsza komercyjna elektrownia na Manhattanie w stanie Nowy Jork.

Tak użyteczna i potrzebna jak energia elektryczna jest w naszym codziennym życiu, środki, za pomocą których jest wytwarzana, przyczyniają się do naszego globalne ocieplenie problem w znaczący sposób. Skumulowane efekty wytworzone przez spalanie paliw kopalnych bezpośrednio zwiększają współczynnik ciepła, który wpływa na nasze globalne temperatury. Gazy dwutlenku węgla, gazy emitowane podczas spalania paliw kopalnych, są najbardziej szkodliwymi zanieczyszczeniami. Na szczęście opracowywane są nowe technologie, które wykorzystują czystsze czynniki energetyczne, aby zastąpić wykorzystanie paliw kopalnych w produkcji energii elektrycznej.