Էլեկտրական էներգիա | Տեսակները | 10+ Կարևոր ժամկետ

Էլեկտրական էներգիայի սահմանում.

«Էլեկտրական էներգիան էներգիայի մի տեսակ է, որն առաջանում է էլեկտրական լիցքի հոսքից: Էլեկտրական էներգիայի համատեքստում գործող ուժը էլեկտրական ձգողականությունն է կամ վանումը՝ լիցքավորված մասնիկների միջև:
Բրիտանացի գիտնական Մայքլ Ֆարադեյը հորինել է էլեկտրաէներգիայի արտադրության հիմնարար սկզբունքը»։

«Էլեկտրական էներգիան էլեկտրական պոտենցիալ էներգիայից կամ կինետիկ էներգիայից ստացվող էներգիան է՝ լիցքավորված մասնիկի կամ էլեկտրական դաշտի դիրքի պատճառով պահվող էներգիան։ Լիցքավորված մասնիկների շարժումը մալուխի կամ հաղորդիչի միջոցով հայտնի է որպես էլեկտրականություն կամ հոսանք»։

Էլեկտրական էներգիա
Էլեկտրական էներգիա պատկերի վարկ. pixabay ազատ պատկերներ

Ստատիկ էլեկտրականություն.

Ստատիկ էլեկտրականությունն առաջանում է տարրի ներսում իր բացասական և դրական լիցքերից անջատվելու կամ անհավասարակշռության ժամանակ: Ստատիկ էլեկտրականությունը էլեկտրական պոտենցիալ էներգիայի մի տեսակ է: Եթե ​​համարժեք լիցք կուտակվի, էլեկտրական էներգիան կարող է լիցքաթափվել բնական էլեկտրաստատիկ լիցքաթափման պես կամ նույնիսկ կարող է առաջացնել կայծ, օրինակ՝ միգուցե կայծակ:

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության կանխատեսում Պատկերի վարկ՝ Delphi234 / CC0

Էլեկտրական էներգիայի օրինակներ:

  • Ուղղակի հոսանք (DC)
  • Այլընտրանքային հոսանք (AC)
  • Բնական կայծակ
  • Պահպանված էներգիա մարտկոցներում
  • Կոնդենսատորների պահեստավորված լիցքավորում
  • Էլեկտրաէներգիա արտադրող բջիջներ առկա են «Electric Eels» ձկան մեջ:

Էլեկտրական շղթայի նշաններ.

Էլեկտրական շղթայի նշաններ

Էլեկտրական էներգիայի օգտագործում.

Էլեկտրական էներգիայի օգտագործում պատկերի վարկ. pixabay ազատ պատկերներ

Էլեկտրական էներգիայի միավոր, ուղղություն և փոխակերպում. 

Էլեկտրական էներգիայի միավոր

Ընթացքի ուղղությունը.

«Հոսանքի ուղղությունը դրական լիցքի ուղղությունն է, եթե այն տեղադրված է էլեկտրական դաշտում: Սա հակառակ է էլեկտրոնի ուղղության հոսքին»:

Կուլոն.

«1 վրկ-ում 1 Ամպեր հոսանքով փոխանցվող էլեկտրաէներգիայի քանակը».

Վոլտ:

"«1 վոլտը լավ է սահմանվում 1 կուլոն էլեկտրական լիցքի համար 1 ջոուլ էներգիայի սպառմամբ»:

1 V = 1 J / C

էլեկտրոն-վոլտ (eV):

«Էլեկտրոն վոլտը (eV) այն կինետիկ էներգիայի քանակն է, որը ստանում կամ կորցնում է e-ը, որը արագանում է հանգստի դիրքից՝ վակուումային վիճակում 1 վոլտ էլեկտրական պոտենցիալ տարբերության պատճառով։

Վոլտ վտերի փոխարկում.

  • Վտ (W) = Aolts (V) × Ամպեր (A) = VA

Վոլտների փոխակերպում ջոուլ.

  • Ջուլ (J) = Վոլտ (V) × Կուլոն (C)=VC

Վոլտ էլեկտրոն-վոլտ փոխակերպում.

  • էլեկտրոն վոլտ (eV) = վոլտ (V) × էլեկտրոն լիցք (e) = Վոլտ (V) × 1.602176 e19 - Կուլոն (C)

Էլեկտրաէներգիայի և մագնիսականության միջև կապը.

Լիցքավորված մասնիկը (էլեկտրոն, իոն կամ պրոտոն) կստեղծի ա մագնիսական դաշտ, եթե այն շարժվում է կամ շրջանառվում է. Նմանապես, փոփոխվող մագնիսական դաշտը կառաջացնի էլեկտրական հոսանք կծիկի ներսում (ինչպես լարային մալուխի հաղորդիչ): Հետազոտողները, ովքեր դասականորեն ուսումնասիրում են էլեկտրականությունը, վերաբերում են «էլեկտրամագնիսականություն» տերմինին, քանի որ էլեկտրականությունն ու մագնիսականությունը կապված են միմյանց հետ:

Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն.

Էներգիայի արտադրության համար էլեկտրակայանների տեսակները.

  • Ածխի վրա հիմնված էլեկտրակայաններ.
  • Դիզելային-նավթային հիմքով էլեկտրակայաններ.
  • Գազով աշխատող էլեկտրակայան
  • Համակցված ցիկլի էլեկտրակայաններ.
  • Կենսազանգվածի հզորություն
  • Երկրաջերմային էլեկտրակայաններ.
  • Արևային էլեկտրակայաններ.
  • Արևային ջերմային էլեկտրակայաններ.
  • Հողմային էլեկտրակայան
  • Ատոմային էլեկտրակայաններ:
  • Հիդրոէլեկտրակայաններ.
  • Մակընթացային էլեկտրակայան.

Էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը էներգիայի այլ ձևերից էլեկտրական էներգիա ստանալու գործընթաց է: Մի քանի հիմնական ընթացակարգեր կան՝ էներգիայի տարբեր ձևերը էլեկտրական էներգիայի փոխելու համար: Էլեկտրաէներգիան առավել հաճախ ստեղծվում է էլեկտրակայանում էլեկտրամագնիսական փոխակերպման միջոցով, որը հիմնականում առաջնորդվում է նյութի այրման կամ միջուկային տրոհման հետևանքով սնվող ջեռուցման շարժիչներով և այլ մեթոդներով, ինչպիսիք են կոկիկ ջրի կինետիկ էներգիան կամ մակընթացային էներգիան: Էլեկտրաէներգիա ստեղծելու համար կարող են օգտագործվել և օգտագործվում են տարբեր տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են արևային ֆոտովոլտային և երկրից արտանետվող երկրաջերմային էներգիան:

Էլեկտրական էներգիայի փոխանցում բարձր լարման մալուխի միջոցով պատկերի վարկ. pixabay ազատ պատկերներ

Ինչպե՞ս է արտադրվում էլեկտրաէներգիան էլեկտրակայանում:

Ստեղծման մեթոդներ

Տուրբիններ

Էլեկտրական էներգիայի արտադրության մեջ օգտագործվող տուրբինի մեծ մասը շարժվում է քամու, գոլորշու, միջուկային կամ գետի ջրի հոսքի միջոցով՝ օգտագործելով ամբարտակը, կամ վառելիքի միջոցով, որն այրում է բենզինը, նավթը կամ գազը, օրինակ՝ բնական գազը, մեթանը, պրոպանը և այլն: Տուրբինը գեներատորը վարում է մեխանիկական լիսեռ, այդպիսով էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի միջոցով այդ էներգիաները տեղափոխելով էլեկտրական ձև: Կան էներգիա ստեղծելու մի քանի տարբեր եղանակներ, ինչպիսիք են քամին, հիդրոէլեկտրակայանները, ջերմային շարժիչները և մակընթացային էներգիան:

Ջերմային շարժիչները քշում են սերունդների մեծ մասը: Հանածո վառելիքի այրումն ապահովում է էներգիայի մեծ մասը նման մեքենաներին, մի քանիսն օգտագործելով վերականգնվող աղբյուրներից և մի մասը տրոհումից: Գոլորշի տուրբինը (ստեղծվել է սըր Չարլզ Փարսոնսի կողմից 1884 թվականին) այժմ արտադրում է աշխարհի էլեկտրական էներգիայի մոտ ութսուն տոկոսը, օգտագործելով ջերմության տարբեր աղբյուրներ:

Ջուր Էներգիան կամ հիդրոէլեկտրական տիպը հայտնի է ջրատարի միջոցով ջրի շարժման արդյունքում ջրի փոփոխական մակարդակից ամբարտակով շրջապատված ջրամբարում: Ներկայումս հիդրոէլեկտրակայաններն ապահովում են ամբողջ աշխարհի էլեկտրաէներգիայի մոտավորապես քսան տոկոսը։ Մակընթացությունների ժամանակ և՛ մակընթացությունների վերելքն ու անկումը, և՛ օվկիանոսային մակընթացությունների մղումը կարող է օգտագործվել էներգիա առաջացնելու համար:

Գոլորշի

Ջուրը եռում են՝ հանածո վառելիքի միջոցով գերտաքացած գոլորշի առաջացնելու համար, որը հիմնականում ածուխ է այրվում ջերմաէլեկտրակայանների մեծ մասում: Շուրջը 42% համաշխարհային էլեկտրաէներգիան արտադրվում է այս մեթոդով։
Այս գործընթացում գոլորշին առաջանում է ջերմային միջուկային տրոհման ռեակցիայի արդյունքում և հետևում է նույն գործընթացին, ինչպես մյուս ջերմաէլեկտրակայանները: Ոչ ավելի, քան 10% Էլեկտրաէներգիան այս մեթոդով արտադրվում է ամբողջ աշխարհում, բայց որպես դրա արտադրած մաքուր էներգիա այն կարող է ապագայում լավ տարբերակ դառնալ զարգացած երկրներում:
Վերականգնվող տեսակի գործարանում գոլորշիները արտադրվում են կենսազանգվածից, բիոդիզելից, երկրաջերմային էներգիայից և արևային ջերմային էներգիայից և այլն:

Բնական գազ. 

Այս գործընթացում տուրբինները պտտվում են ուղղակիորեն այրման արդյունքում առաջացած գազի միջոցով, կամ գոլորշու և գազի շարժիչ ցիկլերի, կամ գուցե համակցված ցիկլով: Նրանք օգտագործում են ջերմություն՝ գոլորշու ստեղծման և բնական գազի այրման միջոցով էներգիա արտադրելու համար: Որպես մոլորակի էլեկտրաէներգիայի առնվազն քսան տոկոսը արտադրվում է այս ռեսուրսից: Սա ձևավորվում է բրածո-վառելիքի նման ձևավորման գործընթացով: Բնական գազի հիմնական տարրը մեթանն է, որը կազմված է C ատոմից և 4 H2 ատոմներ. Այս ռեսուրսն ապահովում է մոլորակի էներգիայի շուրջ 25%-ը: Հորատված ջրհորի գազը արդյունահանվում էր ծովի խորքերից տարբեր երկրաբանական շերտերի միջով:

գեներատորներ

Էլեկտրական գեներատորները կինետիկ էներգիան վերածում են էլեկտրական էներգիայի: Այս տեխնիկան էներգիա արտադրող ամենատարածվածն է և հիմնված է հայտնի Ֆարադեյի օրենքի վրա: Գործնականում ամբողջ շուկայական էլեկտրական արտադրությունն իրականացվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի մեթոդաբանության միջոցով, գոլորշու այս մեխանիկական էներգիայի մեջ ռոտորի լիսեռը պտտելու համար մղում է: Թեև հողմային տուրբիններում էլեկտրաէներգիայի արտադրությունն ապահովում են փորձնականորեն՝ ռոտորը պտտելով՝ օգտագործելով քամու հոսքը:

Էլեկտրական գեներատորներ
Գորդոն Քնեյլ Բրուկ, Drax էլեկտրակայանի գեներատորCC BY-SA 2.0

Ֆոտոգալվանային էֆեկտ

«Ֆոտովոլտային էֆեկտը լույսի ֆոտոնի էլեկտրամագնիսական էներգիայի փոխակերպումն է էլեկտրական էներգիայի»: Ֆոտովոլտային վահանակները արևի լույսն ուղղակիորեն վերածում են էլեկտրականության՝ DC ձևով: Այս DC-ն AC հոսանքի փոխարկելու համար անհրաժեշտության դեպքում կարող են օգտագործվել հոսանքի ինվերտորներ:

Թեև արևը բացարձակապես անվճար է և առատ, արևային էլեկտրաէներգիան համեմատաբար թանկ է, քան սովորական միջոցներով արտադրվող էլեկտրականությունը: Սիլիկոնային արևային բջիջները նվազում են փոխակերպման արդյունավետության գնի հետ մեկտեղ, և հասանելի են բազմակցման բջիջները: Արդյունավետության ավելի քան 40%-ը ցուցադրվել է փորձարարական մեթոդներով։ Վերջերս ֆոտոգալվանային էներգիան օգտագործվում էր այն վայրերում, որտեղ չկա մուտք դեպի ձեր էլեկտրական ցանց, կամ որպես էլեկտրաէներգիայի աղբյուր տների և արդյունաբերության համար: Տեխնոլոգիաների զարգացումը և արդյունավետության զգալի բարելավումը, սուբսիդիաների հետ մեկտեղ, արագացրել են արևային մարտկոցների տեղադրումը:

Արեւային էներգիա պատկերի վարկ. pixabay ազատ պատկերներ

Էլեկտրաքիմիա

Էլեկտրաքիմիան փոխակերպումն է Քիմիական էներգիան վերածվում է էլեկտրականության էներգիայի ձև: Էլեկտրաքիմիական էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը շատ կարևոր է բջջային և բջջային ծրագրերում: Ներկայումս էլեկտրաէներգիան գալիս է մարտկոցներից։ Առաջնային բջիջները, ինչպես հաճախակի ցինկ-էլեկտրոնները, գործում են որպես ուղիղ էներգիայի ռեսուրսներ, այնուամենայնիվ երկրորդականները, ինչպիսիք են վերալիցքավորվող բջիջները կամ մարտկոցները, նույնպես օգտագործվում են հիմնական համակարգերի փոխարեն պահեստավորման համար: Այս համակարգերը կարող են օգտագործվել վառելիքի բջիջներից կամ քիմիական միացություններից էլեկտրաէներգիա ստանալու համար: