Oricine a activat știrile este familiarizat cu poveștile despre centralele electrice care își compară costurile și eficiența cu cât se bazează pe surse de energie regenerabile versus neregenerabile. Dar ce înseamnă cu adevărat acești termeni? Despre ce vorbesc oamenii când discută despre energia electrică?
Definiția Electric Power
În fizică,putereeste definit ca munca efectuată pe unitate de timp sau P = W / t, undePeste putere în wați (W) sau jouli pe secundă (J / s), funcționeazăWeste în newton-metri (Nm) sau Jouli (J) și în timpteste în secunde. În sectorul energiei, puterea este adesea măsurată în kilowați sau chiar în megawați.
Sursele de putere din lumea reală abundă. Mușchii fac corpul să ridice greutăți, motoarele cu combustie propulsează o mașină și turbinele eoliene rotesc generatoarele. Frazaenergie electricăse referă în mod specific la puterea generată de electricitate sau fluxul de electroni.
O centrală electrică, atunci, este un loc în care energia provenită dintr-o sursă - cărbune care arde, energie solară sau altceva - se transformă în energie electrică care poate fi livrată consumatorilor prin energie electrică linii. Cu cât acest proces este mai eficient, cu atât consumatorii consumă mai multă energie din aceeași cantitate de energie și adesea la cel mai mic cost.
Surse de energie electrică
Aproape orice sursă de energie poate fi utilizată în centrale pentru a genera energie electrică. Formele de energie pot fi schimbate din starea lor inițială în energie potențială electrică. În această eră a conștientizării schimbărilor climatice, cea mai importantă distincție între tipuri este dacă sursa esteregenerabile(auto-completare) sauneregenerabile(o sursă finită care în cele din urmă va fi epuizată).
Exemple de surse regenerabile de energie includ:
- Solar
- Hidroelectric
- Geotermală
- Vânt
Exemple de surse de energie neregenerabile (combustibili fosili) includ:
- Cărbune
- Ulei
- Gaz natural
Pe lângă faptul că este mai durabilă, generarea de energie prin surse regenerabile de energie are, de asemenea, și mult impact negativ asupra mediului mai mic decât forarea sau exploatarea combustibililor fosili neregenerabili și apoi arderea lor.
Formula pentru energie electrică
Munca depusă pentru a muta o încărcare electricăq, măsurată în coulombi (C), peste un decalaj potențialV, măsurat în volți (v) este egal cu energia electricăqVîn Jouli (J).
Aceasta înseamnă că definiția puterii poate fi rescrisă pentru energie electrică în mod specific ca:
P = \ frac {qV} {t}
Apoi, bazându-ne pe definiția unui curent electric ca flux de electroni (încărcări) în timp, partea „q / t” a acelei ecuații poate fi rescrisă folosind variabila pentru curentEu, măsurat în amperi (A). Asa de:
P = IV
În limba engleză, acest lucru demonstrează că puterea electrică poate fi definită și ca fiind curentul ceva mai mare decât tensiunea.
Alte formule pentru energia electrică
Elevii familiarizați cu circuitele din fizică vor observa, de asemenea, că aplicarea legii lui Ohm,V = IR, la ecuația de putere rezultă încă două moduri de a calcula puterea electrică a unui obiect pe baza proprietăților circuitului în care operează:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
RezistenţăRse măsoară în ohmi (Ω).
Exemple
Câtă energie electrică folosește un bec de 60 de wați aprins timp de 30 de minute?
Informațiile date aici sunt valorile pentru puterePsi timpult. Cu toate acestea, timpul nu este în unitatea SI corectă de secunde. Cu 60 de secunde pe minut timp de 30 de minute, becul a fost aprins timp de1.800 de secunde.
Următorul pas este să realizăm acea muncăWpoate fi măsurat în newton-metrisau Joule, o unitate de energie. Deci, definiția generală a puterii ca muncă în timp sauP = L / tde rezolvat pentruW, va produce soluția dorită.
W = Pt = 60 \ ori 1800 = 108.000 \ text {J}
Care este puterea de ieșire a unui vid care extrage 12 amperi de curent de la o priză de 120 volți?
Din moment ce curentEuși tensiuneVsunt date, în timp ce putereaPeste necunoscut, ecuația care va raporta toate variabilele esteP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1.440 \ text {W}