Kdor vklopi novice, pozna zgodbe o elektrarnah, ki svoje stroške in učinkovitost primerjajo s tem, koliko se zanašajo na obnovljive vire in neobnovljive vire energije. Toda kaj ti izrazi v resnici pomenijo? O čem govorijo ljudje, ko razpravljajo o električni energiji?
Opredelitev električne energije
V fizikimočje opredeljeno kot delo, opravljeno na enoto časa, ali P = W / t, kjerPje moč v vatih (W) ali džulih na sekundo (J / s), deloWje v njutonmetrih (Nm) ali Joulih (J) in častje v sekundah. V elektroenergetskem sektorju se moč pogosto meri v kilovatih ali celo megavatih.
Virov moči v resničnem svetu je na pretek. Mišice delajo uteži za dviganje karoserije, motorji z notranjim izgorevanjem poganjajo avtomobil, vrtinčne turbine pa vrtijo generatorje. Frazaelektrična energijaposebej se nanaša na moč, ki jo proizvaja elektrika ali pretok elektronov.
Električna elektrarna je torej kraj, kjer energija iz nekega vira - kurjenje premoga, sončna energija ali kaj drugega - se pretvarja v električno energijo, ki jo je mogoče dobaviti potrošnikom z električno energijo črte. Bolj kot je ta postopek učinkovitejši, več energije porabniki dobijo z enako količino energije in pogosto z najnižjimi stroški.
Viri električne energije
V elektrarnah se lahko za proizvodnjo električne energije uporablja skoraj vsak vir energije. Oblike energije lahko iz prvotnega stanja spremenimo v potencialno električno energijo. V tej dobi zavedanja o podnebnih spremembah je med vrstami najbolj razločno, ali je virobnovljiv(samopopolnitev) ozneobnovljiv(končni vir, ki bo sčasoma porabljen).
Primeri obnovljivih virov energije vključujejo:
- Sončna
- Hidroelektrična
- Geotermalna
- Veter
Primeri neobnovljivih virov energije (fosilna goriva) vključujejo:
- Premog
- Olje
- Zemeljski plin
Poleg tega, da je proizvodnja energije iz obnovljivih virov dolgotrajnejša, ima običajno tudi veliko manjši negativni vpliv na okolje kot vrtanje ali rudarstvo neobnovljivih fosilnih goriv in nato izgorevanje njim.
Formula za električno energijo
Opravljeno delo za premikanje električnega nabojaq, merjeno v kulomih (C), čez potencialno vrzelV, izmerjeno v voltih (v), je enako električni energijiqVv Joulesu (J).
To pomeni, da lahko opredelitev moči za električno energijo spremenimo posebej kot:
P = \ frac {qV} {t}
Nato lahko na podlagi opredelitve električnega toka kot pretoka elektronov (nabojev) skozi čas del te enačbe z uporabo spremenljivke za tok prepišemojaz, izmerjeno v amperih (A). Torej:
P = IV
V angleščini to dokazuje, da lahko električno energijo definiramo tudi kot trenutni čas, pomnožen z njegovo napetostjo.
Druge formule za električno energijo
Študenti, ki poznajo vezja v fiziki, bodo opazili tudi, da z uporabo Ohmovega zakona,V = IR, do enačbe moči pride na dva načina za izračun električne moči objekta na podlagi lastnosti vezja, v katerem deluje:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
OdpornostRse meri v ohmih (Ω).
Primeri
Koliko električne energije porabi 60-vatna žarnica, ki ostane vklopljena 30 minut?
Tu podane informacije so vrednosti za močPin čast. Vendar čas ni v pravilni enoti SI v sekundah. S 60 sekundami na minuto 30 minut je bila žarnica prižgana1.800 sekund.
Naslednji korak je spoznanje tega delaWlahko merimo v njutonmetrihali Joules, enota energije. Torej splošna opredelitev moči kot dela skozi čas, ozP = W / trešiti zaW, bo dala želeno rešitev.
W = Pt = 60 \ krat 1800 = 108.000 \ besedilo {J}
Kakšna je izhodna moč vakuuma, ki odvzame 12 amperov toka iz 120-voltne vtičnice?
Od trenutnegajazin napetostVso dana, medtem ko je močPni znana, enačba, ki bo povezala vse spremenljivke, jeP = IV.
P = IV = (12) (120) = 1.440 \ besedilo {W}