Explicator: Ce este electricitatea?

Electricitatea este o formă de energie. Electricitatea este fluxul de electroni. Toată materia este formată din atomi, iar un atom are un centru, numit nucleu. Nucleul conține particule încărcate pozitiv numite protoni și particule neîncărcate numite neutroni. Nucleul unui atom este înconjurat de particule încărcate negativ numite electroni. Sarcina negativă a unui electron este egală cu sarcina pozitivă a unui proton, iar numărul de electroni dintr-un atom este de obicei egal cu numărul de protoni. Când forța de echilibru dintre protoni și electroni este supărată de o forță exterioară, un atom poate câștiga sau pierde un electron. Când electronii sunt „pierduți” dintr-un atom, mișcarea liberă a acestor electroni constituie un curent electric.

Electricitate este o parte de bază a naturii și este una dintre cele mai utilizate forme de energie. Obținem energie electrică, care este o sursă de energie secundară, din conversia altor surse de energie, cum ar fi cărbunele, gazul natural, petrolul, energia nucleară și alte surse naturale, care sunt numite primare surse. Multe orașe și orașe au fost construite alături de cascade (o sursă primară de energie mecanică) care a transformat roțile de apă pentru a efectua lucrări. Înainte ca generarea de energie electrică să înceapă cu puțin peste 100 de ani în urmă, casele erau aprinse cu lămpi cu kerosen, mâncarea era răcită în cutiile de gheață, iar încăperile erau încălzite de sobele cu ardere de lemn sau cu cărbune. Incepand cu

Pentru a rezolva problema trimiterii de electricitate pe distanțe lungi, George Westinghouse a dezvoltat un dispozitiv numit transformator. Transformatorul a permis ca energia electrică să fie transmisă eficient pe distanțe lungi. Acest lucru a făcut posibilă furnizarea de energie electrică pentru locuințele și întreprinderile situate departe de instalația electrică.

În ciuda marii sale importanțe în viața noastră de zi cu zi, cei mai mulți dintre noi se opresc foarte rar să gândim cum ar fi viața fără electricitate. Totuși, la fel ca aerul și apa, avem tendința de a lua energie electrică. În fiecare zi, folosim electricitate pentru a face multe funcții pentru noi - de la iluminat și încălzire / răcirea caselor noastre, la a fi sursa de energie pentru televizoare și computere. Energia electrică este o formă controlabilă și convenabilă de energie utilizată în aplicațiile de căldură, lumină și putere.

Astăzi, industria energiei electrice din Statele Unite (SUA) este înființată pentru a se asigura că este disponibilă o sursă adecvată de energie electrică pentru a satisface toate cerințele cererii în orice moment.

Un generator electric este un dispozitiv pentru transformarea energiei mecanice în energie electrica. Procesul se bazează pe relația dintre magnetism și electricitate. Când un fir sau orice alt material conductor electric se deplasează pe un câmp magnetic, apare un curent electric în fir. Marile generatoare utilizate de industria electrică au un conductor staționar. Un magnet atașat la capătul unui arbore rotativ este poziționat în interiorul unui inel conducător staționar, care este înfășurat cu un fir lung, continuu de sârmă. Când magnetul se rotește, induce un mic curent electric în fiecare secțiune a sârmei pe măsură ce trece. Fiecare secțiune de sârmă constituie un mic conductor electric separat. Toate curenții mici ai secțiunilor individuale se adaugă la un curent de dimensiuni considerabile. Acest curent este ceea ce este utilizat pentru energia electrică.

O centrală electrică folosește fie o turbină, un motor, o roată de apă sau alte elemente similare mașină pentru a conduce un generator electric sau un dispozitiv care transformă energia mecanică sau chimică în electricitate. Turbinele cu abur, motoarele cu combustie internă, turbinele cu combustie de gaz, turbinele cu apă și turbinele eoliene sunt cele mai frecvente metode de generare a energiei electrice.

Cea mai mare parte a energiei electrice din Statele Unite este produsă în turbine cu abur. O turbină transformă energia cinetică a unui fluid în mișcare (lichid sau gaz) în energie mecanică. Turbinele cu abur au o serie de lame montate pe un arbore împotriva căruia forțează aburul, astfel rotind arborele conectat la generator. Într-o turbină cu aburi cu combustibil fosil, combustibilul este ars într-un cuptor pentru a încălzi apa într-un cazan pentru a produce aburi.

Cărbunele, petrolul (petrolul) și gazele naturale sunt arse în cuptoare mari pentru a încălzi apa pentru a face aburi care la rândul lor împing pe palele unei turbine. Știați că cărbunele este cea mai mare sursă primară unică de energie utilizată pentru a genera energie electrică în Statele Unite? În 1998, mai mult de jumătate (52%) din cantitatea de electricitate de 3,62 trilioane de kilowati-ore din județ a folosit cărbunele ca sursă de energie.

Gazul natural, pe lângă faptul că este ars pentru a încălzi apa pentru aburi, poate fi, de asemenea, ars pentru a produce fierbinte gaze de ardere care trec direct printr-o turbină, învârtind lamele turbinei pentru a genera electricitate. Turbinele cu gaz sunt utilizate frecvent atunci când consumul de energie electrică este la cerere mare. În 1998, 15% din energia electrică a țării a fost alimentată cu gaze naturale.

Petrolul poate fi folosit și pentru a face abur pentru a transforma o turbină. Petrolul rezidual, un produs rafinat din țiței, este adesea produsul petrolier utilizat în instalațiile electrice care folosesc petrolul pentru a produce aburi. Petrolul a fost utilizat pentru a genera mai puțin de trei la sută (3%) din energia electrică generată în uzinele electrice din Statele Unite în 1998.

Energie nucleara este o metodă prin care aburul este produs prin încălzirea apei printr-un proces numit fisiune nucleară. Într-o centrală nucleară, un reactor conține un nucleu de combustibil nuclear, în primul rând uraniu îmbogățit. Când atomii de combustibil de uraniu sunt loviți de neutroni, aceștia se fisionează (se divid), eliberând căldură și mai mulți neutroni. În condiții controlate, acești alți neutroni pot ataca mai mulți atomi de uraniu, împărțind mai mulți atomi și așa mai departe. Astfel, poate avea loc fisiunea continuă, formând o reacție în lanț care eliberează căldură. Căldura este folosită pentru a transforma apa în abur, care, la rândul său, rotește o turbină care generează electricitate. În 2015, energia nucleară este utilizată pentru a genera 19,47 la sută din toată energia electrică a țării.

Începând cu 2013, hidroenergia reprezintă 6,8 la sută din producția de energie electrică din SUA. Este un proces în care apa curgătoare este utilizată pentru a roti o turbină conectată la un generator. Există în principal două tipuri de bază de sisteme hidroelectrice care produc energie electrică. În primul sistem, apa curgătoare se acumulează în rezervoarele create prin utilizarea barajelor. Apa cade printr-o conductă numită penstock și aplică presiune asupra paletelor turbinei pentru a conduce generatorul să producă energie electrică. În cel de-al doilea sistem, numit curgere de râu, forța curentului fluvial (mai degrabă decât căderea apei) aplică presiune pe palele turbinei pentru a produce electricitate.

Energie geotermală provine de la energia termică îngropată sub suprafața pământului. În unele zone ale țării, magma (materia topită sub crusta pământului) curge destul de aproape de suprafață a pământului pentru a încălzi apa subterană în abur, care poate fi exploatată pentru a fi utilizată la turbina cu abur plante. Începând cu 2013, această sursă de energie generează mai puțin de 1% din energia electrică din țară, deși o evaluare a energiei din S.U.A. Administrarea informațiilor conform căreia nouă state occidentale pot produce o cantitate suficientă de energie electrică pentru a furniza 20% din populația națiunii nevoile de energie.

Energia solară este derivată din energia soarelui. Totuși, energia soarelui nu este disponibilă full-time și este răspândită pe scară largă. Procesele utilizate pentru producerea energiei electrice folosind energia soarelui au fost istoric mai costisitoare decât utilizarea combustibililor fosili convenționali. Conversia fotovoltaică generează energie electrică direct de la lumina soarelui într-o celulă fotovoltaică (solară). Generatoarele de energie solară-termică utilizează energia radiantă de la soare pentru a produce abur pentru a conduce turbine. În 2015, mai puțin de 1% din energia electrică a țării a fost furnizată de energie solară.

Putere eoliana este derivată din conversia energiei conținute de eoliană în energie electrică. Energia eoliană, la fel ca soarele, este de obicei o sursă costisitoare de producere a energiei electrice. În 2014, a fost utilizat pentru aproximativ 4,44 la sută din energia electrică a țării. O turbină eoliană este similară cu o moară eoliană tipică.

Biomasa (lemn, deșeuri solide municipale (gunoi) și deșeuri agricole, cum ar fi papucii de porumb și paiele de grâu, sunt câteva alte surse de energie pentru producerea de energie electrică. Aceste surse înlocuiesc combustibilii fosili din cazan. Arderea lemnului și a deșeurilor creează abur care este de obicei utilizat în instalațiile electrice cu abur convenționale. În 2015, biomasa reprezintă 1,57 la sută din energia electrică generată în Statele Unite.

Energia electrică produsă de un generator călătorește de-a lungul cablurilor către un transformator, care schimbă electricitatea de la tensiune joasă la înaltă tensiune. Energia electrică poate fi deplasată pe distanțe lungi mai eficient folosind tensiune înaltă. Liniile de transmisie sunt utilizate pentru a transporta electricitatea la o stație de post. Stațiile au transformatoare care schimbă energia electrică de înaltă tensiune în electricitate de joasă tensiune. De la stație, liniile de distribuție transportă energia electrică către case, birouri și fabrici, care necesită electricitate de joasă tensiune.

Electricitatea se măsoară în unități de putere numite wați. A fost numit pentru a onora James Watt, inventatorul motor cu aburi. Un watt este o cantitate foarte mică de putere. Ar fi nevoie de aproape 750 de wați pentru a egala un cai putere. Un kilowatt reprezintă 1.000 de wați. Un kilowatt-oră (kWh) este egal cu energia de 1.000 de wați care lucrează timp de o oră. Cantitatea de energie electrică pe care o produce o centrală electrică sau un consumator o folosește pe o perioadă de timp este măsurată în kilowatt-ore (kWh). Kilowatt-orele sunt determinate prin înmulțirea numărului de kW necesar pentru numărul de ore de utilizare. De exemplu, dacă utilizați un bec de 40 de watt de 5 ore pe zi, ați folosit 200 de wați de putere sau energie electrică de 0,2 kilowati-ore.

Mai multe detaliiElectricitate: Istorie, electronică și inventatori celebri