Кожен, хто ввімкнув новини, знайомий з історіями про електростанції, які визначають свою вартість та ефективність порівняно з тим, наскільки вони покладаються на відновлювані та невідновлювані джерела енергії. Але що насправді означають ці терміни? Про що говорять люди, коли обговорюють електроенергію?
Визначення електроенергії
У фізиці,потужністьвизначається як робота, виконана за одиницю часу, або P = W / t, деP- потужність у ватах (Вт) або джоулях в секунду (Дж / с), роботаWє в ньютонах (Нм) або Джоулях (J), і частв секундах. В енергетичному секторі потужність часто вимірюється в кіловатах або навіть мегаватах.
Джерел влади в реальному світі багато. М'язи роблять підйомну вагу кузова, двигуни внутрішнього згоряння приводить у рух автомобіль, а вітрогенератори обертаються генераторами. Фразаелектроенергіяконкретно відноситься до потужності, виробленої електрикою, або потоку електронів.
Отже, електростанція - це місце, де енергія, яка надходить від якогось джерела - спалення вугілля, сонячної енергії або щось інше - перетворюється на електроенергію, яка може бути доставлена споживачам за допомогою енергії ліній. Чим ефективніший цей процес, тим більше енергії споживачі отримують від однакової кількості енергії, і часто за найменших витрат.
Джерела електроенергії
Майже будь-яке джерело енергії може використовуватися на електростанціях для виробництва електроенергії. Форми енергії можуть бути перетворені з початкового стану на електричну потенційну енергію. У цей вік усвідомлення змін клімату найбільш помітною різницею між типами є те, чи є джереломпоновлювані(самопоповнення) абоне відновлюваний(кінцеве джерело, яке з часом буде використане).
Приклади відновлюваних джерел енергії включають:
- Сонячна
- Гідроелектростанція
- Геотермальна
- Вітер
Приклади невідновлюваних джерел енергії (викопне паливо) включають:
- Вугілля
- Олія
- Природний газ
Окрім того, що виробництво електроенергії за допомогою відновлюваних джерел енергії є більш тривалим, зазвичай має і багато менший негативний вплив на довкілля, ніж буріння або видобуток корисних копалин, що не відновлюються, а потім спалення їх.
Формула електроенергії
Робота виконана для переміщення електричного зарядуq, виміряне в кулонах (С), через потенційний зазорV, виміряна у вольтах (v), дорівнює електричній енергіїqVв Джоулях (J).
Це означає, що визначення потужності можна переписати на електроенергію, зокрема:
P = \ frac {qV} {t}
Потім, спираючись на визначення електричного струму як потоку електронів (зарядів) з плином часу, частину цього рівняння "q / t" можна переписати, використовуючи змінну для струмуЯ, виміряне в амперах (А). Так:
Р = IV
Англійською мовою це демонструє, що електричну потужність можна також визначити як поточний коефіцієнт, зменшений до його напруги.
Інші формули електроенергії
Студенти, знайомі з фізичними схемами, також помітять, що застосовуючи закон Ома,V = ІЧ, до рівняння потужності можна отримати ще два способи обчислення електричної потужності об’єкта на основі властивостей схеми, в якій він працює:
P = IV = I ^ 2R = \ frac {V ^ 2} {R}
ОпірР.вимірюється в Омах (Ом).
Приклади
Скільки електричної енергії використовує 60-ватна лампочка, залишена на 30 хвилин?
Наведена тут інформація є значеннями потужностіPі часут. Однак час не відповідає правильній одиниці СІ в секундах. 60 секунд на хвилину протягом 30 хвилин лампочка горіла протягом1800 секунд.
Наступним кроком є усвідомлення цієї роботиWможна виміряти в ньютонахабо Джоулів, одиниця енергії. Тож загальне визначення влади як роботи з часом, абоР = Вт / твирішити дляW, дасть бажане рішення.
W = Pt = 60 \ разів 1800 = 108000 \ текст {J}
Яка вихідна потужність вакууму, який витрачає 12 ампер струму з 120-вольтової розетки?
Оскільки поточнийЯі напругиVдаються, тоді як владаPневідомо, рівняння, яке буде співвідносити всі змінні, єР = IV.
P = IV = (12) (120) = 1440 \ текст {W}