Jak funguje elektrická energie?

Elektrická energie je ve vědě důležitým pojmem, přesto je často nepochopena. Co přesně je elektrická energie a jaká jsou některá pravidla použitá při jejich použití ve výpočtech?

Elektrická energie je forma energie v důsledku toku elektrického náboje. Energie je schopnost dělat práci nebo vyvinout sílu k pohybu objektu. V případě elektrické energie je sílou elektrická přitažlivost nebo odpor mezi nabitými částicemi. Elektrická energie může být buď potenciální energie nebo Kinetická energie, ale obvykle se s ní setkáváme jako s potenciální energií, což je energie uložená v důsledku relativních pozic nabitých částic nebo elektrická pole. Pohyb nabitých částic drátem nebo jiným médiem se nazývá proud nebo elektřina. Tam je také statická elektřina, která je výsledkem nevyváženosti nebo oddělení kladných a záporných nábojů na objektu. Statická elektřina je forma elektrické potenciální energie. Pokud se vytvoří dostatečný náboj, může být elektrická energie vybita, aby vytvořila jiskru (nebo dokonce blesk), která má elektrickou kinetickou energii.

Obvykle je směr elektrického pole zobrazen ve směru, ve kterém by se pozitivní částice pohybovala, pokud by byla umístěna do pole. To je důležité si pamatovat při práci s elektrickou energií, protože nejběžnějším proudovým nosičem je elektron, který se pohybuje v opačném směru ve srovnání s protonem.

Britský vědec Michael Faraday objevil způsob výroby elektřiny již ve 20. letech 20. století. Přesunul smyčku nebo disk z vodivého kovu mezi póly magnetu. Základním principem je, že elektrony v měděném drátu se mohou volně pohybovat. Každý elektron nese záporný elektrický náboj. Jeho pohyb je řízen přitažlivými silami mezi elektronem a kladnými náboji (např protony a pozitivně nabité ionty) a odpudivé síly mezi elektronem a podobnými náboji (jako jsou jiné elektrony a záporně nabité ionty). Jinými slovy, elektrické pole obklopující nabitou částici (elektron, v tomto případě) vyvíjí sílu na jiné nabité částice, což způsobí, že se bude pohybovat a tak bude fungovat. Musí se vyvinout síla, aby se dvě přitažené nabité částice posunuly od sebe.

Jakékoli nabité částice se mohou podílet na výrobě elektrické energie, včetně elektronů, protonů, atomových jader, kationty (kladně nabité ionty), anionty (záporně nabité ionty), pozitrony (ekvivalent antihmoty elektronům) a již brzy.

Elektrická energie použitá pro elektrická energie, jako je například proud zdi používaný k napájení žárovky nebo počítače, je energie, která se převádí z energie elektrického potenciálu. Tato potenciální energie se přeměňuje na jiný druh energie (teplo, světlo, mechanická energie atd.). Pro energetickou společnost vytváří pohyb elektronů v drátu proud a elektrický potenciál.

Baterie je dalším zdrojem elektrické energie, kromě toho, že elektrické náboje mohou být ionty v roztoku spíše než elektrony v kovu.

Biologické systémy také využívají elektrickou energii. Například vodíkové ionty, elektrony nebo kovové ionty mohou být koncentrovanější na jedné straně membrány než ionty jiné, nastavení elektrického potenciálu, který lze použít k přenosu nervových impulsů, pohybu svalů a transportu materiály.

Specifické příklady elektrické energie zahrnují:

• Střídavý proud (AC)
• Stejnosměrný proud (DC)
• Blesk
• Baterie
• Kondenzátory
• Energie generovaná elektrické úhoře

Jednotka SI rozdílu potenciálu nebo napětí je volt (V). Toto je potenciální rozdíl mezi dvěma body na vodiči nesoucím 1 ampér proudu s výkonem 1 wattu. V elektřině se však nachází několik jednotek, včetně:

Vždy pamatujte, že pohybující se nabitá částice, ať už jde o proton, elektron nebo ion, vytváří magnetické pole. Podobně změna magnetického pole indukuje elektrický proud v a dirigent (např. drát). Vědci, kteří studují elektřinu, ji tedy obvykle označují jako elektromagnetismus protože elektřina a magnetismus jsou vzájemně propojeny.

• Elektřina je definována jako druh energie produkované pohyblivým elektrickým nábojem.
• Elektřina je vždy spojována s magnetismem.
• Směr proudu je směr, kterým by se pozitivní náboj pohyboval, kdyby byl umístěn v elektrickém poli. Toto je opak toku elektronů, nejběžnějšího proudu.