Електрическата енергия е важно понятие в науката, но въпреки това често е неразбрано. Какво точно е електрическата енергия и какви са някои от правилата, които се прилагат при използването й в изчисленията?
Какво е електрическа енергия?
Електрическата енергия е форма на енергия в резултат на потока на електрически заряд. Енергията е способността да вършите работа или да прилагате сила, за да движите обект. В случай на електрическа енергия силата е електрическо привличане или отблъскване между заредени частици. Електрическата енергия може да бъде всякаква потенциална енергия или кинетична енергия, но обикновено се среща като потенциална енергия, която е запаметена енергия поради относителните позиции на заредените частици или електрически полета. Движението на заредени частици през жица или друга среда се нарича ток или електричество. Има и статично електричество, което е резултат от дисбаланс или разделяне на положителните и отрицателните заряди върху даден обект. Статичното електричество е форма на електрическа потенциална енергия. Ако се натрупа достатъчно заряд, електрическата енергия може да се разтовари, за да образува искра (или дори мълния), която има електрическа кинетична енергия.
По конвенция посоката на електрическо поле винаги се показва сочеща в посоката, в която положителната частица би се движила, ако се постави в полето. Това е важно да запомните при работа с електрическа енергия, тъй като най-разпространеният носител на ток е електрон, който се движи в обратна посока в сравнение с протона.
Как работи електрическата енергия
Британският учен Майкъл Фарадей открива средство за производство на електричество още през 1820-те. Той премести примка или диск от проводим метал между полюсите на магнит. Основният принцип е, че електроните в медната тел се движат свободно. Всеки електрон носи отрицателен електрически заряд. Движението му се управлява от атрактивни сили между електрон и положителни заряди (като напр протони положително заредени йони) и отблъскващи сили между електрон и подобни заряди (като други електрони и отрицателно заредени йони). С други думи, електрическото поле, заобикалящо заредена частица (в този случай електрон), упражнява сила върху други заредени частици, което я кара да се движи и по този начин върши работа. Трябва да се приложи сила, за да се отдалечат две привлечени заредени частици далеч една от друга.
Всички заредени частици могат да участват в производството на електрическа енергия, включително електрони, протони, атомни ядра, катиони (положително заредени йони), аниони (отрицателно заредени йони), позитрони (антиматериален еквивалент на електрони) и скоро.
Примери
Електрическа енергия, използвана за електрическа енергия, като ток на стената, използван за захранване на електрическа крушка или компютър, е енергия, която се преобразува от електрическа потенциална енергия. Тази потенциална енергия се преобразува в друг вид енергия (топлина, светлина, механична енергия и т.н.). За енергийна полза, движението на електрони в проводник произвежда ток и електрически потенциал.
Акумулаторът е друг източник на електрическа енергия, с изключение на това, че електрическите заряди могат да бъдат йони в разтвор, а не електрони в метал.
Биологичните системи също използват електрическа енергия. Например, водородни йони, електрони или метални йони могат да бъдат по-концентрирани от едната страна на мембраната от тези други, създаване на електрически потенциал, който може да се използва за предаване на нервни импулси, движение на мускули и транспорт материали.
Конкретни примери за електрическа енергия включват:
- Променлив ток (променлив ток)
- Постоянен ток (DC)
- мълния
- Батерии
- Кондензатори
- Енергия, генерирана от електрически змиорки
Елементи на електричество
SI единицата за потенциална разлика или напрежение е волта (V). Това е потенциалната разлика между две точки на проводник, пренасящ 1 ампер ток с мощност 1 ват. Въпреки това, няколко блока са открити в електричеството, включително:
| Мерна единица | символ | количество |
| волт | V | Потенциална разлика, напрежение (V), електромоторна сила (E) |
| Ампер (усилвател) | А | Електрически ток (I) |
| ом | Ω | Съпротивление (R) |
| ват | W | Електрическа мощност (P) |
| фарад | F | Капацитет (C) |
| Хенри | Н | Индуктивност (L) |
| кулон | ° С | Електрически заряд (Q) |
| джаул | J | Енергия (E) |
| Киловатчас | кВтч | Енергия (E) |
| херц | Hz | Честота f) |
Връзка между електричеството и магнетизма
Винаги помнете, движеща се заредена частица, независимо дали е протон, електрон или йон, генерира магнитно поле. По подобен начин промяната на магнитно поле предизвиква електрически ток в a проводник (напр. жица). По този начин учените, които изучават електричеството, обикновено го наричат електромагнетизма защото електричеството и магнетизмът са свързани помежду си.
Ключови точки
- Електричеството се определя като вида енергия, произведена от движещ се електрически заряд.
- Електричеството винаги е свързано с магнетизъм.
- Посоката на тока е посоката, която положителният заряд би се движил, ако се постави в електрическото поле. Това е противоположно на потока на електроните, най-разпространеният носител на ток.