Magyarázat: Mi az elektromosság?

A villamos energia egyfajta energia. A villamos energia az elektronok áramlása. Minden anyag atomokból áll, és egy atomnak van egy központja, úgynevezett mag. A mag pozitívan töltött részecskéket tartalmaz, amelyeket protonoknak hívnak, és a nem töltött részecskéket neutronnak nevezik. Egy atom magját negatív töltésű részecskék veszik körül, amelyeket elektronoknak hívnak. Az elektron negatív töltése megegyezik a proton pozitív töltésével, és az atomban levő elektronok száma általában egyenlő a protonok számával. Ha a protonok és az elektronok közötti kiegyensúlyozó erőt külső erő tönkreteszi, akkor egy atom elnyerhet vagy elveszíthet egy elektronot. Amikor az elektronok "elvesznek" egy atomtól, ezen elektronok szabad mozgása elektromos áramot képez.

Elektromosság a természet alapvető része, és az egyik legszélesebb körben használt energiaforma. Villamos energiát, amely egy másodlagos energiaforrás, kapunk más energiaforrások átalakításából energia, például szén, földgáz, olaj, atomenergia és más természetes források, amelyeket elsődlegesnek neveznek forrásokból. Számos várost építettek vízesések (a mechanikus energia elsődleges forrása) mentén, amelyek vízkerekeket fordítottak a munka elvégzéséhez. Mielőtt valamivel több mint 100 évvel ezelőtt megkezdődött az áramtermelés, a házokat petróleumlámpákkal világítottuk meg, az ételeket jégdobozokban hűtöttük, a szobákat fa- vagy szénégető kályhák melegítették fel. Kezdve

A hosszú távú villamosenergia-továbbítás problémájának megoldására, George Westinghouse kifejlesztett egy transzformátornak nevezett eszközt. A transzformátor lehetővé tette az elektromos áram nagy távolságok közötti hatékony továbbítását. Ez lehetővé tette a villamosenergia-ellátást a villamosenergia-termelőtől távol eső otthonok és vállalkozások számára.

Annak ellenére, hogy nagy jelentőséggel bír a mindennapi életben, a legtöbbünk ritkán gondolkodik azon, hogy mi lenne az élet villamos energia nélkül. Ugyanakkor, mint a levegő és a víz, inkább magától értetődőnek tekintjük az elektromosságot. Minden nap elektromos energiát használunk számtalan funkció elvégzéséhez - kezdve a világításig és a házak fűtéséhez / hűtéséhez, a televíziók és a számítógépek energiaforrásáig. A villamos energia szabályozható és kényelmes formája a hő, a fény és az energia felhasználásához.

Manapság az Egyesült Államok (USA) villamosenergia-iparát felállítják annak biztosítása érdekében, hogy megfelelő villamosenergia-ellátás álljon rendelkezésre minden igény kielégítésére bármikor.

Az elektromos generátor olyan eszköz, amely a mechanikus energiát energiává alakítja elektromos energia. A folyamat alapja: kapcsolat a mágnesesség és az elektromosság között. Amikor egy huzal vagy más elektromosan vezető anyag áthalad egy mágneses mezőn, elektromos áram alakul ki a huzalban. Az elektromos közműipar által használt nagy generátoroknak helyhez kötött vezető van. A forgó tengely végéhez erősített mágnes egy rögzített vezető gyűrűben helyezkedik el, amelyet hosszú, folytonos huzaldarabkal csomagolnak be. Amikor a mágnes forog, kis villamos áramot indukál a vezeték minden szakaszában, amikor halad. A huzal minden egyes része kicsi, különálló elektromos vezetőt képez. Az egyes szakaszok kicsi árama egy jelentős méretű áramot eredményez. Ezt az áramot használják az elektromos áramhoz.

Az elektromos közmű erőmű turbina, motor, vízkerék vagy más hasonló felhasználásával működik gép, amely elektromos generátort hajt meg, vagy olyan eszköz, amely mechanikai vagy kémiai energiává alakítja elektromosság. Gőzturbinák, belső égésű motorok, gázégető turbinák, vízturbinák és szélturbinák a leggyakoribb módszerek az áramtermeléshez.

Az Egyesült Államokban a villamosenergia nagy részét 2006-ban termelik gőzturbinák. Egy turbina konvertálja a mozgó folyadék (folyadék vagy gáz) kinetikai energiáját mechanikai energiává. A gőzturbinákban egy tengelyre szerelt pengék vannak kialakítva, amelyek ellen a gőzt kikényszerítik, így forgatva a generátorhoz csatlakoztatott tengelyt. Fosszilis tüzelőanyaggal működő gőzturbinában az üzemanyagot kemencében égetik el a kazán vízmelegítéséhez gőz előállításához.

Szenet, kőolajat (olajat) és földgázt nagy kemencékben égetnek el a víz melegítése céljából, hogy gőzt képezzenek, amely viszont nyomja a turbina lapáira. Tudta, hogy a szén a legnagyobb egyetlen primer energiaforrás az Egyesült Államokban a villamos energia előállításához? 1998-ban a megye 3,62 trillió kilowattóra villamosenergia-termelésének több mint fele (52%) szén energiáját használta.

A földgáz, amellett, hogy melegítik a gőzt víz melegítésére, de meleg előállításához is égethető égésgázok, amelyek közvetlenül áthaladnak a turbinán, és forgatják a turbina pengéit elektromosság. A gázturbinákat általában akkor használják, amikor a villamosenergia-igény magas igény van. 1998-ban a nemzet villamos energiájának 15% -át földgázüzem szolgálta ki.

A kőolaj felhasználható gőz előállítására is turbina fordításához. A maradék fűtőolaj, a nyersolajból finomított termék, gyakran az olyan kőolajtermék, amelyet olyan villamos üzemekben használnak, amelyek gőz előállításához ásványolajat használnak. A kőolajat az 1998-ban az Egyesült Államok villamosenergia-erőműveiben előállított villamos energia kevesebb, mint három (3%) mennyiségének előállításához használták.

Atomenergia egy olyan módszer, amelyben gőzt állítanak elő víz melegítésével, atommaghasadásnak nevezett eljárás útján. Egy atomerõmûben a reaktor magja nukleáris üzemanyag, elsõsorban dúsított urán. Amikor az urán-üzemanyag atomjait neutronok sújtják, akkor hasadnak (megosztódnak), felszabadítva a hőt és további neutronokat. Szabályozott körülmények között ezek a többi neutronok több uránatomot találhatnak el, több atomot osztva, és így tovább. Ezáltal folyamatos hasadás történhet, amely egy hőre felszabadító láncreakciót képez. A hőt arra használják, hogy a víz gőzzé alakuljon, amely viszont forgat egy turbina, amely áramot termel. 2015-ben az atomenergiát az ország egész villamosenergia 19,47% -ának előállítására használják.

2013-tól a vízenergia az USA villamosenergia-termelésének 6,8% -át teszi ki. Ez egy folyamat, amelynek során az áramló vizet egy generátorhoz csatlakoztatott turbina centrifugálására használják. Elsősorban két alapvető típusú hidroelektromos rendszer működik, amelyek villamos energiát termelnek. Az első rendszerben az áramló víz gátak használatával létrehozott tartályokban halmozódik fel. A víz egy csövön keresztül esik, amelyet úgy hívnak, mint egy nyersanyag, és nyomást gyakorol a turbina pengékre, hogy a generátort áramot termelje. A második rendszerben, úgynevezett folyófolyásként a folyó áramának ereje (nem pedig a leeső víz) nyomást gyakorol a turbinalapátokra, hogy áramot termeljen.

Geotermikus energia a föld felszínén eltemetett hőenergiából származik. Az ország egyes területein a magma (a földkéreg alatt olvadt anyag) elég közel áramlik a A föld felszíne felmelegíti a földalatti vizet gőzzé, amelyet meg lehet csapolni a gőzturbinában való felhasználáshoz növények. 2013-tól kezdve ez az energiaforrás az ország villamosenergia-mennyiségének kevesebb, mint 1% -át termeli, bár az USA Energia Információs Igazgatóság szerint kilenc nyugati állam potenciálisan képes villamos energiát termelni a nemzet 20% -ának ellátására energiaigény.

A napenergia a nap energiájából származik. A nap energiája azonban nem érhető el teljes munkaidőben és szétszórtan van. A napenergia felhasználásával villamosenergia-előállításra alkalmazott eljárások történelmileg drágábbak voltak, mint a hagyományos fosszilis tüzelőanyagok. A fotovoltaikus konverzió közvetlenül a napfényből generál elektromos energiát egy fotovoltaikus (napelemes) cellában. A napkollektoros villamos generátorok a nap sugárzó energiáját gőz előállításához használják a turbinák meghajtására. 2015-ben a nemzet villamos energiájának kevesebb mint 1% -át napenergiával szállították.

Szélenergia a szélben lévő energia elektromosá történő átalakításából származik. A szélenergia, mint a nap, általában drága forrás az áramtermelés számára. 2014-ben a nemzet villamos energiájának körülbelül 4,44 százalékát használták fel. A szélturbina hasonló a tipikus szélerőműhöz.

A biomassza (fa, szilárd települési hulladék (szemét) és mezőgazdasági hulladék, például kukoricacsutka és búza szalma) más energiaforrások a villamos energia előállításához. Ezek a források a fosszilis tüzelőanyagokat helyettesítik a kazánban. A fa és a hulladék égetése olyan gőzt hoz létre, amelyet általában a hagyományos gőzerőművekben használnak. 2015-ben a biomassza az Egyesült Államokban előállított villamos energia 1,57% -át teszi ki.

A generátor által termelt villamos energia a kábelek mentén eljut egy transzformátorhoz, amely az alacsony feszültségről a nagyfeszültségre vált. Az elektromos áram nagy távolságra sokkal hatékonyabban mozgatható nagyfeszültséggel. Az átviteli vonalakat a villamos energia alállomásra juttatására használják. Az alállomásokon vannak olyan transzformátorok, amelyek a nagyfeszültségű villamos energiát alacsonyabb feszültségű villamos energiává változtatják. Az alállomástól az elosztó vezetékek továbbítják a villamos energiát otthonokba, irodákba és gyárakba, amelyek alacsony feszültségű áramot igényelnek.

A villamos energiát energiaegységekben, wattnak nevezzük. Megtiszteltetésnek nevezték James Watt, a gőzgép. Egy watt nagyon kis mennyiségű energiát jelent. Közel 750 watt szükséges ahhoz, hogy egyenlő legyen egy lóerő. Egy kilowatt 1000 wattot jelent. A kilowattóra (kWh) megegyezik az egy órán át működő 1000 watt energiájával. Az erőmű által előállított vagy az ügyfél által egy adott időszak alatt felhasznált villamosenergia-mennyiséget kilowattóra-ban (kWh) mérik. A kilowatt-órákat úgy kell meghatározni, hogy meg kell szorozni a szükséges kW-k számát a használati órák számával. Például, ha napi 5 órás 40 wattos izzót használ, akkor 200 watt teljesítményt vagy 0,2 kilowattóra elektromos energiát használ fel.

TovábbElektromosság: Történelem, elektronika és híres feltalálók