Объяснитель: что такое электричество?

Электричество - это форма энергии. Электричество - это поток электронов. Вся материя состоит из атомов, и у атома есть центр, называемый ядром. Ядро содержит положительно заряженные частицы, называемые протонами, и незаряженные частицы, называемые нейтронами. Ядро атома окружено отрицательно заряженными частицами, называемыми электронами. Отрицательный заряд электрона равен положительному заряду протона, а число электронов в атоме обычно равно числу протонов. Когда уравновешивающая сила между протонами и электронами нарушается внешней силой, атом может получить или потерять электрон. Когда электроны «теряются» из атома, свободное движение этих электронов составляет электрический ток.

Электричество является основной частью природы, и это одна из наших наиболее широко используемых форм энергии. Мы получаем электричество, которое является вторичным источником энергии, от преобразования других источников энергия, такая как уголь, природный газ, нефть, атомная энергия и другие природные источники, которые называются первичными источники. Многие города были построены рядом с водопадами (основным источником механической энергии), которые вращали водяные колеса для выполнения работы. До того, как производство электричества началось чуть более 100 лет назад, дома освещали керосиновыми лампами, пищу охлаждали в ящиках со льдом, а комнаты нагревали дровяными или угольными печами. Начиная с

Чтобы решить проблему отправки электроэнергии на большие расстояния, Джордж Вестингауз разработал устройство под названием трансформатор. Трансформатор позволял эффективно передавать электричество на большие расстояния. Это позволило снабжать электроэнергией дома и предприятия, расположенные вдали от электростанции.

Несмотря на его большое значение в нашей повседневной жизни, большинство из нас редко останавливаются, чтобы думать, на что походила бы жизнь без электричества. Однако, как воздух и вода, мы склонны считать электричество само собой разумеющимся. Каждый день мы используем электричество для выполнения многих наших функций - от освещения и обогрева / охлаждения наших домов до того, чтобы быть источником питания для телевизоров и компьютеров. Электричество - это управляемая и удобная форма энергии, используемая в приложениях тепла, света и энергии.

Сегодня электроэнергетическая отрасль США (США) настроена на то, чтобы обеспечить наличие достаточного количества электроэнергии для удовлетворения всех потребностей в любой момент времени.

Электрический генератор - это устройство для преобразования механической энергии в электроэнергия. Процесс основан на отношения между магнетизмом и электричеством. Когда провод или любой другой электропроводящий материал движется поперек магнитного поля, в проводе возникает электрический ток. Крупные генераторы, используемые в электроэнергетике, имеют стационарный проводник. Магнит, прикрепленный к концу вращающегося вала, расположен внутри стационарного проводящего кольца, которое обмотано длинным непрерывным куском проволоки. Когда магнит вращается, он индуцирует небольшой электрический ток в каждой секции провода, когда он проходит. Каждый участок провода представляет собой небольшой отдельный электрический проводник. Все небольшие токи отдельных секций составляют в целом один ток значительных размеров. Этот ток используется для производства электроэнергии.

Электростанция использует турбину, двигатель, водяное колесо или другое подобное машина для привода электрического генератора или устройства, которое преобразует механическую или химическую энергию в электричество. Паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины, водяные турбины и ветряные турбины являются наиболее распространенными методами производства электроэнергии.

Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах производится в паровые турбины. Турбина преобразует кинетическую энергию движущейся жидкости (жидкости или газа) в механическую энергию. Паровые турбины имеют ряд лопастей, установленных на валу, на который воздействует пар, вращая таким образом вал, соединенный с генератором. В паровой турбине, работающей на ископаемом топливе, топливо сжигается в печи для нагрева воды в котле для производства пара.

Уголь, нефть (нефть) и природный газ сжигаются в больших печах для нагрева воды и образования пара, который, в свою очередь, давит на лопасти турбины. Знаете ли вы, что уголь является крупнейшим основным источником энергии, используемым для производства электроэнергии в Соединенных Штатах? В 1998 году более половины (52%) из 3,62 триллиона киловатт-часов электроэнергии в округе использовали уголь в качестве источника энергии.

Природный газ, помимо сжигания для нагрева воды для пара, также можно сжигать для производства горячей газообразные продукты сгорания, которые проходят непосредственно через турбину, вращая лопасти турбины, чтобы генерировать электричество. Газовые турбины обычно используются, когда использование электричества пользуется большим спросом. В 1998 году 15% электроэнергии в стране обеспечивалось природным газом.

Нефть также может быть использована для приготовления пара для вращения турбины. Остаточное мазут, продукт, очищенный от сырой нефти, часто является нефтепродуктом, используемым на электрических установках, которые используют нефть для производства пара. Нефть использовалась для производства менее чем трех процентов (3%) всей электроэнергии, произведенной на электростанциях США в 1998 году.

Атомная энергия это метод, в котором пар производится путем нагрева воды в процессе, называемом ядерным делением. На атомной электростанции реактор содержит ядро ​​с ядерным топливом, в основном с обогащенным ураном. Когда атомы уранового топлива поражены нейтронами, они делятся (расщепляются), выделяя тепло и больше нейтронов. В контролируемых условиях эти другие нейтроны могут поражать больше атомов урана, расщепляя больше атомов и так далее. Таким образом, может происходить непрерывное деление, образуя цепную реакцию, выделяющую тепло. Тепло используется для превращения воды в пар, который, в свою очередь, вращает турбину, которая вырабатывает электричество. В 2015 году атомная энергия используется для производства 19,47 процента всей электроэнергии страны.

По состоянию на 2013 год на гидроэнергетику приходится 6,8 процента производства электроэнергии в США. Это процесс, в котором текущая вода используется для вращения турбины, соединенной с генератором. Есть в основном два основных типа гидроэлектрических систем, которые производят электричество. В первой системе проточная вода накапливается в резервуарах, созданных с помощью плотин. Вода падает через трубу, называемую затвором, и прикладывает давление к лопастям турбины, чтобы привести генератор в действие для выработки электроэнергии. Во второй системе, называемой руслом реки, сила речного потока (а не падающей воды) оказывает давление на лопатки турбины для выработки электроэнергии.

Геотермальная энергия происходит от тепловой энергии, захороненной под поверхностью земли. В некоторых районах страны магма (расплавленное вещество под земной корой) течет достаточно близко к поверхность земли, чтобы нагреть подземную воду в пар, который может быть использован для использования в паровой турбине растения. По состоянию на 2013 год этот источник энергии вырабатывает менее 1% электроэнергии в стране, хотя, согласно оценке США, Energy Управление информации о том, что девять западных штатов потенциально могут производить достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить 20 процентов населения страны потребности в энергии.

Солнечная энергия происходит от энергии солнца. Тем не менее, солнечная энергия не доступна полный рабочий день, и она широко рассеивается. Исторически процессы, используемые для производства электроэнергии с использованием солнечной энергии, были более дорогостоящими, чем использование традиционных видов ископаемого топлива. Фотоэлектрическое преобразование генерирует электроэнергию непосредственно от солнечного света в фотоэлектрической (солнечной) ячейке. Солнечные тепловые генераторы используют лучистую энергию солнца для производства пара для привода турбин. В 2015 году менее 1% электроэнергии страны обеспечивалось солнечной энергией.

Сила ветра получается из преобразования энергии, содержащейся в ветре, в электричество. Энергия ветра, как и солнце, обычно является дорогим источником производства электроэнергии. В 2014 году было использовано примерно 4,44 процента электроэнергии страны. Ветровая турбина похожа на обычную ветряную мельницу.

Биомасса (древесина, твердые бытовые отходы (мусор) и сельскохозяйственные отходы, такие как початки кукурузы и солома пшеницы), являются некоторыми другими источниками энергии для производства электроэнергии. Эти источники заменяют ископаемое топливо в котле. Сжигание древесины и отходов создает пар, который обычно используется в обычных пароэлектрических установках. В 2015 году биомасса составляла 1,57 процента электроэнергии, произведенной в Соединенных Штатах.

Электричество, вырабатываемое генератором, проходит по кабелям к трансформатору, который меняет электричество с низкого напряжения на высокое напряжение. Электричество можно перемещать на большие расстояния более эффективно, используя высокое напряжение. Линии электропередачи используются для передачи электроэнергии на подстанцию. Подстанции имеют трансформаторы, которые преобразуют электричество высокого напряжения в электричество более низкого напряжения. От подстанции по распределительным линиям подается электричество в дома, офисы и фабрики, которым требуется низковольтное электричество.

Электричество измеряется в единицах мощности, называемых ваттами. Он был назван в честь Джеймс УоттИзобретатель паровой двигатель. Один ватт - это очень небольшое количество энергии. Потребовалось бы около 750 Вт, чтобы равняться одной лошадиной силе. Киловатт представляет 1000 ватт. Киловатт-час (кВтч) равен энергии 1000 Вт, работающей в течение одного часа. Количество электроэнергии, которое вырабатывает электростанция или использует потребитель в течение определенного периода времени, измеряется в киловатт-часах (кВтч). Количество киловатт-часов определяется путем умножения необходимого количества кВт на количество часов использования. Например, если вы используете лампочку мощностью 40 Вт 5 часов в день, вы использовали 200 Вт мощности или 0,2 кВт-ч электрической энергии.

ЕщеЭлектричество: История, электроника и известные изобретатели