Hogyan működik az elektromos energia?

Az elektromos energia fontos fogalom a tudományban, mégis gyakran félreértik. Mi pontosan az elektromos energia, és milyen szabályokat alkalmaznak, amikor azt a számításokban használják?

Az elektromos energia egy formája energia ami az elektromos töltés áramlásából származik. Az energia az a képesség, hogy munkát végezzen vagy erőt alkalmazzon egy tárgy mozgatásához. Elektromos energia esetén az erő elektromos vonzás vagy visszatükrödés a töltött részecskék között. Az elektromos energia mindkét lehet helyzeti energia vagy kinetikus energia, de általában potenciális energiaként fordul elő, amely a töltött részecskék relatív helyzetéből adódóan tárolt energia elektromos mezők. A töltött részecskék vezetéken vagy más közegen keresztüli mozgását áramnak vagy áramnak nevezzük. Van még statikus elektromosság, amely egy tárgy pozitív és negatív töltéseinek kiegyensúlyozatlanságából vagy szétválasztásából származik. A statikus elektromosság az elektromos potenciál energia egyik formája. Ha elegendő töltés halmozódik fel, az elektromos energia kisülhet olyan szikra (vagy akár villám) kialakulásához, amelynek elektromos kinetikus energiája van.

Megállapodás szerint az elektromos mező irányát mindig arra az irányra mutatjuk, amelyben a pozitív részecske mozogna, ha a mezőbe helyezzük. Ezt az elektromos energiával való munka során fontos megjegyezni, mivel a leggyakoribb áramhordozó egy elektron, amely a protonhoz képest ellentétes irányba mozog.

Michael Faraday brit tudós már az 1820-as években felfedezte az elektromos áram előállításának eszközét. Egy vezető fém hurkot vagy tárcsát mozgatott a mágnes pólusai között. Az alapelv az, hogy a rézhuzalban lévő elektronok szabadon mozoghatnak. Minden elektron negatív elektromos töltéssel rendelkezik. Mozgását az elektronok és a pozitív töltések (pl protonok pozitív töltésű ionok) és visszatükröző erők az elektron és a hasonló töltések (például más elektronok és negatív töltésű ionok) között. Más szavakkal: a töltött részecskét (ebben az esetben egy elektronot) körülvevő elektromos mező erőt gyakorol más töltött részecskékre, és ez mozgást okoz, és így működik. Erőt kell alkalmazni a két vonzott töltött részecske egymástól való távolításához.

Bármilyen feltöltött részecske részt vehet az elektromos energia előállításában, beleértve az elektronokat, protonokat, atommagokat, kationok (pozitív töltésű ionok), anionok (negatív töltésű ionok), pozitronok (az elektronokkal egyenértékű antianyag), és hamar.

Villamos energia felhasználására elektromos energiaA villamos potenciál energiává átalakított energia, például egy villanykörte vagy számítógép táplálására használt fali áram. Ezt a potenciális energiát más típusú energiává alakítják át (hő, fény, mechanikai energia stb.). Az energiaellátás szempontjából az elektronok vezetéken keresztüli mozgása előállítja az áramot és az elektromos potenciált.

Az akkumulátor egy másik elektromos energiaforrás, kivéve az elektromos töltéseket oldatban lévő ionok helyett fém elektronok helyett.

A biológiai rendszerek elektromos energiát is felhasználnak. Például a hidrogénionok, elektronok vagy fémionok koncentrálódhatnak egy membrán egyik oldalán, mint a egyéb, olyan elektromos potenciál felállítása, amely felhasználható az idegimpulzusok továbbítására, az izmok mozgatására és a szállításra anyagokat.

Az elektromos energia konkrét példái a következők:

• Váltóáram (AC)
• Egyenáram (DC)
• Villám
• Elemek
• kondenzátorok
• Által generált energia elektromos angolna

A potenciálkülönbség vagy a feszültség SI egysége a volt (V). Ez a két pont közötti potenciális különbség az 1 watt teljesítményű, 1 amper áramot hordozó vezetőn. A villamos energiában azonban számos egység található:

Mindig emlékezzen arra, hogy egy mozgó töltött részecske, akár proton, elektron vagy ion, mágneses mezőt hoz létre. Hasonlóképpen, a mágneses mező megváltoztatása elektromos áramot indukál a-ban karmester (például huzal). Így a villamos energiát tanulmányozó tudósok tipikusan erre hivatkoznak elektromágnesesség mert az elektromosság és a mágnesesség kapcsolódik egymáshoz.

• A villamos energiát úgy definiálják, mint egy mozgó elektromos töltés által előállított energia típusát.
• Az elektromosságot mindig hozzákapcsolják a mágnesességhez.
• Az áram iránya az az irány, amelyben a pozitív töltés elmozdulhat, ha az elektromos mezőbe helyezi. Ez ellentétes az elektronok áramlásával, a leggyakoribb áramhordozóval.