Электрическая энергия является важной концепцией в науке, но ее часто неправильно понимают. Что такое электрическая энергия и какие правила применяются при ее использовании в расчетах?
Что такое электрическая энергия?
Электрическая энергия является формой энергия в результате потока электрического заряда. Энергия - это способность выполнять работу или применять силу для перемещения объекта. В случае электрической энергии сила представляет собой электрическое притяжение или отталкивание между заряженными частицами. Электрическая энергия может быть либо потенциальная энергия или кинетическая энергия, но это обычно встречается как потенциальная энергия, которая является запасенной энергией из-за относительного положения заряженных частиц или электрические поля. Движение заряженных частиц по проводу или другой среде называется током или электричеством. А также есть статическое электричество, который является результатом дисбаланса или разделения положительных и отрицательных зарядов на объекте. Статическое электричество - это форма потенциальной электрической энергии. Если накопится достаточный заряд, электрическая энергия может быть разряжена с образованием искры (или даже молнии), которая имеет электрическую кинетическую энергию.
По соглашению направление электрического поля всегда указывается в направлении, в котором положительная частица будет двигаться, если бы она была помещена в поле. Это важно помнить при работе с электрической энергией, потому что наиболее распространенным носителем тока является электрон, который движется в противоположном направлении по сравнению с протоном.
Как работает электрическая энергия
Британский ученый Майкл Фарадей открыл способ производства электроэнергии еще в 1820-х годах. Он перемещал петлю или диск из проводящего металла между полюсами магнита. Основной принцип заключается в том, что электроны в медной проволоке могут свободно двигаться. Каждый электрон несет отрицательный электрический заряд. Его движение регулируется силами притяжения между электроном и положительными зарядами (такими как протоны и положительно заряженные ионы) и силы отталкивания между электроном и аналогичными зарядами (такими как другие электроны и отрицательно заряженные ионы). Другими словами, электрическое поле, окружающее заряженную частицу (в данном случае электрон), оказывает воздействие на другие заряженные частицы, заставляя их двигаться и, таким образом, работать. Необходимо приложить силу, чтобы отодвинуть две привлеченные заряженные частицы друг от друга.
В производстве электрической энергии могут участвовать любые заряженные частицы, включая электроны, протоны, атомные ядра, катионы (положительно заряженные ионы), анионы (отрицательно заряженные ионы), позитроны (эквивалент антивещества для электронов) и скоро.
Примеры
Электрическая энергия используется для электроэнергияНапример, ток стены, используемый для питания лампочки или компьютера, - это энергия, которая преобразуется из электрической потенциальной энергии. Эта потенциальная энергия преобразуется в другой тип энергии (тепло, свет, механическая энергия и т. Д.). Для энергетического предприятия движение электронов в проводе создает ток и электрический потенциал.
Аккумулятор является еще одним источником электрической энергии, за исключением того, что электрические заряды могут быть ионами в растворе, а не электронами в металле.
Биологические системы также используют электрическую энергию. Например, ионы водорода, электроны или ионы металлов могут быть более концентрированными на одной стороне мембраны, чем другое, настройка электрического потенциала, который может использоваться для передачи нервных импульсов, движения мышц и транспорта материалы.
Конкретные примеры электрической энергии включают в себя:
- Переменный ток (переменный ток)
- Постоянный ток (DC)
- молниеносный
- батареи
- Конденсаторы
- Энергия, произведенная электрические угри
Единицы Электричества
Единица СИ разности потенциалов или напряжения - вольт (В). Это разность потенциалов между двумя точками на проводнике с током в 1 ампер и мощностью 1 Вт. Тем не менее, несколько единиц найдены в электричестве, в том числе:
Единица измерения | Символ | Количество |
вольт | В | Разность потенциалов, напряжение (V), электродвижущая сила (E) |
Ампер (ампер) | Электрический ток (I) | |
ом | Ω | Сопротивление (R) |
Ватт | W | Электроэнергия (П) |
фарада | F | Емкость (С) |
Генри | ЧАС | Индуктивность (л) |
Кулон | С | Электрический заряд (Q) |
Джоуль | J | Энергия (Е) |
Киловатт-час | кВтч | Энергия (Е) |
Герц | Гц | Частота f) |
Связь между электричеством и магнетизмом
Всегда помните, что движущаяся заряженная частица, будь то протон, электрон или ион, генерирует магнитное поле. Точно так же изменение магнитного поля вызывает электрический ток в проводник (например, провод). Таким образом, ученые, которые изучают электричество, обычно называют его электромагнетизм потому что электричество и магнетизм связаны друг с другом.
Ключевые моменты
- Электричество определяется как тип энергии, производимой движущимся электрическим зарядом.
- Электричество всегда связано с магнетизмом.
- Направление тока - это направление, в котором положительный заряд будет двигаться, если поместить его в электрическое поле. Это противоположно потоку электронов, наиболее распространенному носителю тока.