Vysvětlivka: Co je elektřina?

Elektřina je forma energie. Elektřina je tok elektronů. Veškerá hmota je tvořena atomy a atom má střed, nazývaný jádro. Jádro obsahuje pozitivně nabité částice zvané protony a nenabité částice zvané neutrony. Jádro atomu je obklopeno záporně nabitými částicemi nazývanými elektrony. Záporný náboj elektronu se rovná kladnému náboji protonu a počet elektronů v atomu se obvykle rovná počtu protonů. Když je vyrovnávací síla mezi protony a elektrony narušena vnější silou, atom může získat nebo ztratit elektron. Když jsou elektrony „ztraceny“ z atomu, představuje volný pohyb těchto elektronů elektrický proud.

Elektřina je základní součástí přírody a je jednou z našich nejpoužívanějších forem energie. Dostáváme elektřinu, která je sekundárním zdrojem energie, z přeměny jiných zdrojů energie, jako je uhlí, zemní plyn, ropa, jaderná energie a další přírodní zdroje, které se nazývají primární Zdroje. Mnoho vod a měst bylo postaveno podél vodopádů (primární zdroj mechanické energie), které otáčely vodní kola, aby vykonávaly práci. Před začátkem výroby elektřiny před více než 100 lety byly domy osvětleny petrolejovými lampami, jídlo bylo chlazeno v mrazicích boxech a místnosti byly zahřívány kamny na dřevo nebo uhlí. Počínaje

Chcete-li vyřešit problém odesílání elektřiny na velké vzdálenosti, George Westinghouse vyvinul zařízení zvané transformátor. Transformátor umožnil efektivní přenos elektřiny na velké vzdálenosti. To umožnilo dodávat elektřinu do domácností a podniků vzdálených od elektrárny.

Navzdory velkému významu v našem každodenním životě se většina z nás jen zřídka přestává zamýšlet nad tím, jaký by byl život bez elektřiny. Přesto jako vzduch a voda máme tendenci brát elektřinu za samozřejmost. Každý den používáme elektřinu k tomu, abychom pro nás vykonávali mnoho funkcí - od osvětlení a vytápění / chlazení našich domů až po zdroj energie pro televizory a počítače. Elektřina je regulovatelná a výhodná forma energie používaná v aplikacích tepla, světla a energie.

V současné době je zřízen energetický průmysl v USA (USA), který má zajistit, aby byla k dispozici dostatečná dodávka elektřiny, která v každém okamžiku vyhoví všem požadavkům na poptávku.

Elektrický generátor je zařízení pro přeměnu mechanické energie na elektrická energie. Tento proces je založen na vztah mezi magnetismem a elektřinou. Když se drát nebo jakýkoli jiný elektricky vodivý materiál pohybuje přes magnetické pole, v drátu nastane elektrický proud. Velké generátory používané v elektrotechnickém průmyslu mají stacionární vodič. Magnet připevněný ke konci otočné hřídele je umístěn uvnitř stacionárního vodivého prstence, který je obalen dlouhým spojitým kusem drátu. Když se magnet otáčí, během průchodu indukuje malý elektrický proud v každé části drátu. Každá část drátu tvoří malý, samostatný elektrický vodič. Všechny malé proudy jednotlivých sekcí přidávají až jeden proud značné velikosti. Tento proud se používá k elektrické energii.

Elektrárna používá buď turbínu, motor, vodní kolo, nebo jiné podobné stroj na pohon elektrického generátoru nebo zařízení, které převádí mechanickou nebo chemickou energii na elektřina. Nejběžnějšími způsoby výroby elektřiny jsou parní turbíny, spalovací motory, plynové spalovací turbíny, vodní turbíny a větrné turbíny.

Většina elektřiny ve Spojených státech se vyrábí v roce 2006 parní turbíny. Turbína přeměňuje kinetickou energii pohybující se tekutiny (kapaliny nebo plynu) na mechanickou energii. Parní turbíny mají řadu lopatek namontovaných na hřídeli, proti které je tlačena pára, čímž se otáčí hřídel připojená k generátoru. V fosilní palivové parní turbíně je palivo spáleno v peci pro ohřev vody v kotli za účelem výroby páry.

Uhlí, ropa (ropa) a zemní plyn se spalují ve velkých pecích, aby se ohřála voda, čímž se vytvoří pára, která zase tlačí na lopatky turbíny. Věděli jste, že uhlí je největším jediným primárním zdrojem energie používané k výrobě elektřiny ve Spojených státech? V roce 1998 více než polovina (52%) z 3,62 bilionu kilowatthodin elektřiny používala uhlí jako svůj zdroj energie.

Zemní plyn, kromě toho, že je spalován na ohřev vody pro páru, lze také spalovat za účelem výroby horké spalovací plyny, které procházejí přímo turbínou, točením lopatek turbíny vytvářejí elektřina. Plynové turbíny se běžně používají, když je poptávka po využití elektřiny. V roce 1998 bylo 15% elektřiny v zemi poháněno zemním plynem.

Ropu lze také použít k výrobě páry k přeměně turbíny. Zbytkový topný olej, produkt rafinovaný z ropy, je často ropný produkt používaný v elektrických zařízeních, která používají ropu k výrobě páry. Ropa byla použita k výrobě méně než tří procent (3%) veškeré elektřiny vyrobené v amerických elektrárenských zařízeních v roce 1998.

Jaderná energie je metoda, ve které je pára vyráběna ohřevem vody procesem nazývaným jaderné štěpení. V jaderné elektrárně obsahuje reaktor jádro jaderného paliva, primárně obohaceného uranu. Když jsou atomy uranového paliva zasaženy neutrony, štěpí (štěpí), uvolňují teplo a více neutronů. Za kontrolovaných podmínek mohou tyto další neutrony zasáhnout více atomů uranu, rozštěpit více atomů atd. Tím může dojít k nepřetržitému štěpení, které vytváří řetězovou reakci uvolňující teplo. Teplo se používá k přeměně vody na páru, která zase otáčí turbínu, která vyrábí elektřinu. V roce 2015 se jaderná energie používá k výrobě 19,47 procent veškeré elektrické energie v zemi.

Od roku 2013 představuje vodní energie 6,8% výroby elektřiny v USA. Je to proces, ve kterém je tekoucí voda používána pro spínání turbíny připojené k generátoru. Existují hlavně dva základní typy vodních systémů, které vyrábějí elektřinu. V prvním systému se tekoucí voda hromadí v nádržích vytvořených pomocí přehrad. Voda padá trubkou zvanou penstock a vyvíjí tlak na lopatky turbíny, aby poháněla generátor k výrobě elektřiny. Ve druhém systému, nazývaném run-of-river, síla proudu řeky (spíše než padající voda) vyvíjí tlak na lopatky turbíny, aby vyráběly elektřinu.

Geotermální energie pochází z tepelné energie pohřbené pod povrchem Země. V některých částech země proudí magma (roztavená hmota pod zemskou kůrou) dostatečně blízko k povrch Země pro ohřev podzemní vody na páru, kterou lze využít pro použití v parní turbíně rostlin. Od roku 2013 tento zdroj energie generuje méně než 1% elektřiny v zemi, i když hodnocení provedla americká energetika Informační správa, že devět západních států může potenciálně vyrobit dostatek elektřiny pro zásobování 20 procent národa energetické potřeby.

Sluneční energie je odvozena od sluneční energie. Energie Slunce však není k dispozici na plný úvazek a je široce rozptýlena. Procesy používané k výrobě elektřiny pomocí sluneční energie byly v minulosti dražší než používání konvenčních fosilních paliv. Fotovoltaická přeměna generuje elektrickou energii přímo ze slunečního světla ve fotovoltaickém (solárním) článku. Solární termické elektrické generátory využívají zářivou energii ze slunce k výrobě páry pro pohon turbín. V roce 2015 bylo méně než 1% elektřiny v zemi zásobováno sluneční energií.

Síla větru je odvozen z přeměny energie obsažené ve větru na elektřinu. Větrná energie, stejně jako slunce, je obvykle drahý zdroj výroby elektřiny. V roce 2014 bylo využito zhruba 4,44 procent elektřiny státu. Větrná turbína je podobná typickému větrnému mlýnu.

Biomasa (dřevo, komunální pevný odpad (odpadky) a zemědělský odpad, jako jsou kukuřičné klasy a pšeničná sláma) jsou některé další zdroje energie pro výrobu elektřiny. Tyto zdroje nahrazují fosilní paliva v kotli. Spalování dřeva a odpadu vytváří páru, která se obvykle používá v konvenčních parních elektrárnách. V roce 2015 představuje biomasa 1,57 procent elektřiny vyrobené ve Spojených státech.

Elektrická energie generovaná generátorem putuje po kabelech k transformátoru, který mění elektřinu z nízkého na vysoké napětí. Elektřinu lze efektivně přesouvat na velké vzdálenosti pomocí vysokého napětí. Přenosová vedení se používají k přenosu elektřiny do rozvodny. Stanice mají transformátory, které mění vysokonapěťovou elektřinu na nízkonapěťovou elektřinu. Z rozvodny vedou rozvody elektřinu do domácností, kanceláří a továren, které vyžadují elektřinu nízkého napětí.

Elektřina se měří v jednotkách výkonu nazývaných watty. Bylo jmenováno na počest James Watt, vynálezce Parní motor. Jeden watt je velmi malé množství energie. K dosažení jedné koňské síly by vyžadovalo téměř 750 wattů. Kilowatt představuje 1 000 wattů. Kilowatthodina (kWh) se rovná energii 1 000 wattů, které pracují jednu hodinu. Množství elektřiny, kterou elektrárna vyrábí nebo kterou zákazník spotřebuje po určitou dobu, se měří v kilowatthodinách (kWh). Kilowatthodiny se určují vynásobením počtu požadovaných kW počtem hodin používání. Pokud například používáte žárovku 40 wattů 5 hodin denně, spotřebovali jste 200 wattů energie, nebo 2 kilowatthodiny elektrické energie.

Více naElektřina: Historie, elektronika a slavní vynálezci