Wyjaśnienie: Co to jest elektryczność?

Elektryczność jest formą energii. Elektryczność to przepływ elektronów. Cała materia składa się z atomów, a atom ma centrum, zwane jądrem. Jądro zawiera dodatnio naładowane cząstki zwane protonami i nienaładowane cząstki zwane neutronami. Jądro atomu otoczone jest ujemnie naładowanymi cząsteczkami zwanymi elektronami. Ładunek ujemny elektronu jest równy dodatniemu ładunkowi protonu, a liczba elektronów w atomie jest zwykle równa liczbie protonów. Kiedy siła równoważąca protony i elektrony jest zaburzona przez siłę zewnętrzną, atom może zyskać lub stracić elektron. Gdy elektrony są „tracone” z atomu, swobodny ruch tych elektronów stanowi prąd elektryczny.

Elektryczność jest podstawową częścią przyrody i jest jedną z naszych najczęściej używanych form energii. Otrzymujemy energię elektryczną, która jest wtórnym źródłem energii, z konwersji innych źródeł energia, taka jak węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa, energia jądrowa i inne źródła naturalne, zwane pierwotnymi źródła. Wiele miast i miasteczek zbudowano obok wodospadów (głównego źródła energii mechanicznej), które obracały koła wodne w celu wykonywania pracy. Zanim produkcja energii elektrycznej rozpoczęła się nieco ponad 100 lat temu, domy oświetlono lampami naftowymi, żywność chłodzono w lodówkach, a pokoje ogrzewano piecami opalanymi drewnem lub węglem. Począwszy od

Aby rozwiązać problem przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, George Westinghouse opracował urządzenie zwane transformatorem. Transformator umożliwił wydajne przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości. Umożliwiło to dostarczanie energii elektrycznej do domów i firm położonych daleko od elektrowni.

Pomimo ogromnego znaczenia w naszym codziennym życiu, większość z nas rzadko zastanawia się, jak wyglądałoby życie bez elektryczności. Jednak podobnie jak powietrze i woda, uważamy elektryczność za coś oczywistego. Codziennie zużywamy energię elektryczną, aby wykonywać dla nas wiele funkcji - od oświetlenia i ogrzewania / chłodzenia naszych domów, po bycie źródłem energii dla telewizorów i komputerów. Energia elektryczna to kontrolowana i wygodna forma energii wykorzystywana w zastosowaniach ciepła, światła i energii.

Obecnie branża elektroenergetyczna w Stanach Zjednoczonych (USA) została utworzona, aby zapewnić odpowiednią podaż energii elektrycznej w celu zaspokojenia wszystkich wymagań zapotrzebowania w dowolnym momencie.

Generator elektryczny to urządzenie do zamiany energii mechanicznej na energia elektryczna. Proces opiera się na związek między magnetyzmem a elektrycznością. Gdy drut lub inny materiał przewodzący prąd elektryczny przemieszcza się w polu magnetycznym, w przewodzie występuje prąd elektryczny. Duże generatory stosowane w przemyśle elektroenergetycznym mają stacjonarny przewodnik. Magnes przymocowany do końca obracającego się wału jest umieszczony wewnątrz stacjonarnego pierścienia przewodzącego, który jest owinięty długim, ciągłym kawałkiem drutu. Kiedy magnes się obraca, indukuje mały prąd elektryczny w każdej sekcji drutu, gdy przechodzi. Każda sekcja drutu stanowi mały, oddzielny przewodnik elektryczny. Wszystkie małe prądy poszczególnych sekcji sumują się do jednego prądu o znacznych rozmiarach. Prąd ten jest wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej.

Elektrownia elektryczna wykorzystuje turbinę, silnik, koło wodne lub inne podobne maszyna do napędzania generatora elektrycznego lub urządzenia przetwarzającego energię mechaniczną lub chemiczną na Elektryczność. Turbiny parowe, silniki spalinowe, turbiny spalinowe, turbiny wodne i turbiny wiatrowe są najczęstszymi metodami wytwarzania energii elektrycznej.

Większość energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych jest produkowana w turbiny parowe. Turbina przekształca energię kinetyczną poruszającego się płynu (cieczy lub gazu) w energię mechaniczną. Turbiny parowe mają szereg łopatek zamontowanych na wale, o który wypychana jest para, obracając w ten sposób wał połączony z generatorem. W turbinie parowej zasilanej paliwami kopalnymi paliwo jest spalane w piecu w celu podgrzania wody w kotle w celu wytworzenia pary.

Węgiel, ropa naftowa (ropa naftowa) i gaz ziemny są spalane w dużych piecach w celu podgrzania wody w celu wytworzenia pary, która z kolei przepycha łopatki turbiny. Czy wiesz, że węgiel jest największym pojedynczym pierwotnym źródłem energii wykorzystywanym do wytwarzania energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych? W 1998 r. Ponad połowa (52%) z 3,62 biliona kilowatogodzin energii elektrycznej w hrabstwie wykorzystywała węgiel jako źródło energii.

Gaz ziemny, oprócz spalania w celu podgrzania wody do pary, może być również spalany w celu wytworzenia gorącego gazy spalinowe, które przechodzą bezpośrednio przez turbinę, wytwarzając wirujące łopatki turbiny Elektryczność. Turbiny gazowe są powszechnie stosowane, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną jest duże. W 1998 r. 15% krajowej energii elektrycznej było zasilane gazem ziemnym.

Ropa naftowa może być również wykorzystana do wytworzenia pary w celu obrócenia turbiny. Resztkowy olej opałowy, produkt rafinowany z ropy naftowej, jest często produktem naftowym stosowanym w elektrowniach, które wykorzystują ropę naftową do wytwarzania pary. Ropa naftowa została wykorzystana do wytworzenia mniej niż trzech procent (3%) całej energii elektrycznej wytwarzanej w amerykańskich elektrowniach w 1998 r.

Energia atomowa to metoda, w której para wytwarzana jest przez podgrzewanie wody w procesie zwanym rozszczepieniem jądrowym. W elektrowni jądrowej reaktor zawiera rdzeń paliwa jądrowego, głównie wzbogacony uran. Kiedy neutrony uderzają w atomy paliwa uranowego, rozszczepiają się (rozszczepiają), uwalniając ciepło i więcej neutronów. W kontrolowanych warunkach te inne neutrony mogą uderzać w więcej atomów uranu, rozszczepiając więcej atomów i tak dalej. W ten sposób może zachodzić ciągłe rozszczepienie, tworząc reakcję łańcuchową uwalniającą ciepło. Ciepło wykorzystywane jest do zamiany wody w parę, która z kolei obraca turbinę wytwarzającą elektryczność. W 2015 r. Energia jądrowa jest wykorzystywana do wytwarzania 19,47 procent całej energii elektrycznej w kraju.

Od 2013 r. Energia wodna stanowi 6,8 procent produkcji energii elektrycznej w USA. Jest to proces, w którym przepływająca woda służy do wirowania turbiny podłączonej do generatora. Istnieją głównie dwa podstawowe typy systemów hydroelektrycznych wytwarzających energię elektryczną. W pierwszym systemie przepływająca woda gromadzi się w zbiornikach utworzonych przez wykorzystanie tam. Woda spada przez rurę zwaną wkładką i wywiera nacisk na łopatki turbiny, aby napędzać generator wytwarzający energię elektryczną. W drugim układzie, zwanym przepływem rzeki, siła prądu rzeki (zamiast spadającej wody) wywiera nacisk na łopatki turbiny w celu wytworzenia elektryczności.

Energia geotermalna pochodzi z energii cieplnej zakopanej pod powierzchnią ziemi. W niektórych obszarach kraju magma (stopiona materia pod skorupą ziemską) przepływa wystarczająco blisko powierzchni ziemi w celu podgrzania wody podziemnej w parę, którą można wykorzystać do wykorzystania w turbinie parowej rośliny Według stanu na 2013 r. To źródło energii wytwarza mniej niż 1% energii elektrycznej w kraju, chociaż ocena przeprowadzona przez U.S. Energy Administracja informacyjna, że ​​dziewięć stanów zachodnich może potencjalnie wyprodukować wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby dostarczyć 20 procent ludności kraju potrzeby energetyczne.

Energia słoneczna pochodzi z energii słonecznej. Jednak energia słoneczna nie jest dostępna w pełnym wymiarze godzin i jest szeroko rozproszona. Procesy stosowane do wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej były historycznie droższe niż stosowanie konwencjonalnych paliw kopalnych. Konwersja fotowoltaiczna wytwarza energię elektryczną bezpośrednio ze światła słonecznego w ogniwie fotowoltaicznym (słonecznym). Generatory słoneczno-termiczne wykorzystują energię promieniowania słonecznego do wytwarzania pary do napędzania turbin. W 2015 r. Mniej niż 1% krajowej energii elektrycznej pochodziło z energii słonecznej.

Moc wiatru pochodzi z zamiany energii zawartej w wietrze na energię elektryczną. Energia wiatrowa, podobnie jak słońce, jest zwykle drogim źródłem wytwarzania energii elektrycznej. W 2014 r. Zużyto go w przybliżeniu 4,44 procent krajowej energii elektrycznej. Turbina wiatrowa jest podobna do typowego wiatraka.

Biomasa (drewno, komunalne odpady stałe (śmieci) oraz odpady rolnicze, takie jak kolby kukurydzy i słoma pszeniczna, to niektóre inne źródła energii do produkcji energii elektrycznej. Źródła te zastępują paliwa kopalne w kotle. Podczas spalania drewna i odpadów powstaje para, która jest zwykle stosowana w konwencjonalnych elektrowniach parowych. W 2015 r. Biomasa stanowi 1,57 procent energii elektrycznej wytwarzanej w Stanach Zjednoczonych.

Energia elektryczna wytwarzana przez generator przemieszcza się wzdłuż kabli do transformatora, który zmienia energię elektryczną z niskiego napięcia na wysokie napięcie. Energię elektryczną można przenosić na duże odległości bardziej wydajnie za pomocą wysokiego napięcia. Linie przesyłowe służą do przesyłania energii elektrycznej do podstacji. Podstacje mają transformatory, które zamieniają prąd o wysokim napięciu na prąd o niższym napięciu. Z podstacji linie dystrybucyjne przenoszą energię elektryczną do domów, biur i fabryk, które wymagają energii elektrycznej niskiego napięcia.

Energia elektryczna jest mierzona w jednostkach mocy zwanych watami. Został nazwany na cześć James Watt, wynalazca silnik parowy. Jeden wat to bardzo mała ilość mocy. Wymagałoby to prawie 750 watów, aby zrównoważyć jedną moc. Kilowat reprezentuje 1000 watów. Kilowatogodzina (kWh) jest równa energii 1000 watów pracujących przez godzinę. Ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownię lub zużywanej przez klienta w danym okresie jest mierzona w kilowatogodzinach (kWh). Kilowatogodziny są określane poprzez pomnożenie wymaganej liczby kW przez liczbę godzin użytkowania. Na przykład, jeśli używasz 40-watowej żarówki przez 5 godzin dziennie, zużyłeś 200 watów mocy lub 2 kilowatogodzin energii elektrycznej.

Więcej naElektryczność: Historia, elektronika i znani wynalazcy