Každý, kto má zapnuté novinky, je oboznámený s príbehmi o elektrických elektrárňach, ktoré porovnávajú ich náklady a efektívnosť s tým, ako veľmi sa spoliehajú na obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje energie. Čo však tieto pojmy v skutočnosti znamenajú? O čom sa hovorí pri diskusii o elektrickej energii?
Definícia elektrickej energie
Vo fyzikemocje definované ako práca vykonaná za jednotku času alebo P = W / t, kdePje výkon vo wattoch (W) alebo jouloch za sekundu (J / s), prácaŽje v newtonmetroch (Nm) alebo Jouloch (J) a častje v sekundách. V energetickom sektore sa energia často meria v kilowattoch alebo dokonca megawattoch.
Zdrojov energie v skutočnom svete je neúrekom. Svaly spôsobujú, že telo dvíha činky, spaľovacie motory poháňajú auto a veterné turbíny otáčajú generátory. Frázaelektrická energiakonkrétne sa týka energie generovanej elektrinou alebo toku elektrónov.
Elektrická elektráreň je teda miestom, kde energia z nejakého zdroja - spaľujúce uhlie, slnečná energia alebo niečo iné - sa premieňa na elektrinu, ktorá sa môže dodávať spotrebiteľom prostredníctvom energie riadky. Čím je tento proces efektívnejší, tým viac energie spotrebitelia dostanú z rovnakého množstva energie a často za najnižšie náklady.
Zdroje elektrickej energie
Na výrobu elektrickej energie je možné v elektrárňach použiť takmer akýkoľvek zdroj energie. Formy energie sa môžu zmeniť z pôvodného stavu na elektrickú potenciálnu energiu. V tomto veku uvedomovania si zmeny podnebia je najvýraznejším rozdielom medzi typmi ten, či je to zdrojobnoviteľné(samoplnenie) aleboneobnoviteľný(konečný zdroj, ktorý sa nakoniec vyčerpá).
Príklady obnoviteľných zdrojov energie zahŕňajú:
- Solárne
- Hydroelektrický
- Geotermálna
- Vietor
Príklady neobnoviteľných zdrojov energie (fosílne palivá) zahŕňajú:
- Uhlie
- Olej
- Zemný plyn
Okrem toho, že výroba energie pomocou obnoviteľných zdrojov energie trvá dlhšie, má zvyčajne aj veľa iného menší negatívny vplyv na životné prostredie ako ťažba alebo ťažba neobnoviteľných fosílnych palív a následné spaľovanie ich.
Vzorec pre elektrickú energiu
Práca vykonaná na presun elektrického nábojaq, merané v coulomboch (C), cez potenciálnu medzeruV., merané vo voltoch (v), sa rovná elektrickej energiiqVv Jouloch (J).
To znamená, že definíciu výkonu možno pre elektrickú energiu prepísať konkrétne na:
P = \ frac {qV} {t}
Potom, vychádzajúc z definície elektrického prúdu ako toku elektrónov (nábojov) v priebehu času, možno časť „q / t“ tejto rovnice prepísať pomocou premennej pre prúdJa, merané v ampéroch (A). Takže:
P = IV
V angličtine to demonštruje, že elektrickú energiu možno definovať aj ako prúd niečoho, čo je jeho napätie.
Ostatné vzorce pre elektrickú energiu
Študenti oboznámení s obvodmi vo fyzike si tiež všimnú, že použitie Ohmovho zákona,V = IR, k výsledkom energetickej rovnice existujú ďalšie dva spôsoby výpočtu elektrickej energie objektu na základe vlastností obvodu, v ktorom pracuje:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
OdporRsa meria v ohmoch (Ω).
Príklady
Koľko elektrickej energie spotrebuje 60-wattová žiarovka ponechaná 30 minút?
Tu uvedené informácie sú hodnotami výkonuPa čast. Čas však nie je v správnych jednotkách SI sekúnd. Pri 60 sekundách za minútu po dobu 30 minút bola žiarovka zapnutá po dobu1 800 sekúnd.
Ďalším krokom je uvedomenie si tejto práceŽmožno merať v newtonmetrochalebo joulov, jednotka energie. Takže všeobecná definícia moci ako práce v čase, prípP = W / triešiť zaŽ, prinesie požadované riešenie.
W = Pt = 60 \ krát 1800 = 108 000 \ text {J}
Aký je výstupný výkon vákua, ktoré odoberá prúd 12 A zo 120-voltovej zásuvky?
Od súčasnéhoJaa napätieV.sú dané, zatiaľ čo mocPje neznáme, rovnica, ktorá sa bude vzťahovať na všetky premenné, jeP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1 440 \ text {W}