az elektromos energia az elektromos áramkör azon képessége, hogy egy művelet létrehozásával munkát végezzen. Ez a művelet számos formát ölthet, például termikus, elektromágneses, mechanikus, elektromos stb. Az elektromos energia mind akkumulátorokból, generátorokból, Dinamókból, mind fotovoltaikusokból stb. vagy későbbi felhasználásra üzemanyagcellák, akkumulátorok, kondenzátorok vagy mágneses mezők stb. Így az elektromos energia létrehozható vagy tárolható.,
iskolai tudományos osztályainkból emlékszünk arra, hogy az” energia megőrzésének törvénye ” kimondja, hogy az energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, csak átalakítani. De ahhoz, hogy az energia hasznos munkát végezzen, azt egy formából valami másra kell átalakítani. Például egy motor átalakítja az elektromos energiát mechanikus vagy kinetikus (forgó) energiává, míg a generátor a kinetikus energiát elektromos energiává alakítja át áramkör táplálására.
azaz elektromos gépek átalakítani vagy megváltoztatni az energiát egyik formáról a másikra a munka., Egy másik példa egy lámpa, izzó vagy LED (fénykibocsátó dióda), amely az elektromos energiát fényenergiává és hőenergiává alakítja. Ezután az elektromos energia nagyon sokoldalú, mivel könnyen átalakítható sok más különböző energiaformává.
ahhoz, hogy az elektromos energia elektronokat mozgasson és áramáramot hozzon létre egy áramkör körül, munkát kell végezni, vagyis az elektronoknak bizonyos távolságra kell mozogniuk egy huzalon vagy vezetőn keresztül. Az elvégzett munkát az elektronok áramlása energiaként tárolja. Így a “munka” az a név, amelyet az energia folyamatához adunk.,
tehát azt mondhatjuk, hogy a munka és az energia gyakorlatilag ugyanaz, mint az energia lehet meghatározni, mint “a képesség, hogy némi munkát”. Vegye figyelembe, hogy az elvégzett munka vagy az átadott energia ugyanúgy vonatkozik a mechanikus rendszerre vagy a termikus rendszerre, mint az elektromos rendszerre. Ennek oka, hogy a mechanikai, hő-és elektromos energiák egymással felcserélhetők.
elektromos energia: a Volt
mivel most már tudjuk, hogy az energia a munka kapacitása, az energiához (és munkához) használt standard egység pedig a Joule., A joule energiát úgy definiáljuk, mint az egy amper által egy Voltnál töltött energiát, egy másodperc alatt mozogva. Az elektromos áram az elektromos töltés (elektronok) egy áramkör körüli mozgásából ered, de a töltés egyik csomópontról a másikra történő mozgatásához erőre van szükség a töltés mozgatásához szükséges munka létrehozásához, és van: feszültség.
hajlamosak vagyunk úgy gondolni a feszültségre (V), mint amely két különböző terminál, pont vagy csomópont között létezik egy áramkörön vagy az akkumulátor-ellátáson belül., A feszültség azonban fontos, mivel biztosítja a töltés egyik pontról a másikra történő mozgatásához szükséges munkát, akár előre, akár fordított irányban. A feszültség, vagy a két terminál vagy pont közötti potenciális különbség úgy definiálható, hogy egy volt értékkel rendelkezik, amikor egy joule energiát használnak a két terminál közötti elektromos töltés egy coulombjának mozgatására.
más szavakkal, a két pont vagy terminál közötti feszültségkülönbség a joule-ban szükséges munka, amely egy Coulomb töltését A-ról B-re mozgatja., Ezért a feszültség lehet kifejezni, mint az, hogy:
A Feszültség Egység
, Ahol: feszültség V, J az a munka, vagy energia Joule, valamint C a töltés Coulombs. Így ha J = 1 joule, C = 1 coulomb, akkor V egyenlő lesz 1 volt.
elektromos energia példa No1
mi az akkumulátor terminális feszültsége, amely 135 joule energiát fordít 15 Coulomb töltés mozgatására egy elektromos áramkör körül.,
akkor láthatjuk ebben a példában, hogy minden töltés coulombja 9 Joule energiával rendelkezik.
elektromos energia: az Amper
láttuk, hogy az elektromos töltés egysége a Coulomb, és hogy az áramkör körüli elektromos töltés áramát az áram áramlására használják. Mivel azonban a coulomb szimbóluma a “C” betű, ez összetéveszthető a kapacitás szimbólumával, amely szintén a “C”betű.,
a zűrzavar elkerülése érdekében az elektromos töltéshez használt közös szimbólum a “Q” vagy a “q” kis betű, amely alapvetően a mennyiségre vonatkozik. Tehát Q = 1 coulomb töltés vagy Q = 1C. vegye figyelembe, hogy a Q töltés lehet pozitív, + Q vagy negatív, – Q, azaz elektronok vagy lyukak feleslege.
a zárt áramkör elektronok formájában történő töltésének áramlását elektromos áramnak nevezzük. A “töltés áramlása” kifejezés használata azonban mozgást jelent, így elektromos áram előállításához a töltésnek mozognia kell., Ez aztán arra a kérdésre ad választ,hogy mi mozgatja a töltést, és ezt a régi barátunk végzi felülről.
tehát a két pont közötti feszültség vagy potenciálkülönbség biztosítja a szükséges elektromos energiát ahhoz, hogy a töltést egy áramkör körül elektromos curent formájában mozgassa. Ezért a töltés mozgatására végzett munkát potenciális különbség biztosítja, és ha nincs potenciális különbség két pont között, akkor nincs töltés mozgása, ezért nincs áramáramlás. A tényleges töltést áramlás vagy mozgás nélkül statikus elektromosságnak nevezik.,
Ha a töltés mozgását elektromos áramnak nevezzük, akkor helyesen mondhatjuk, hogy az áram a töltés mozgási sebessége (vagy áramlási sebessége), de mennyi töltés jelent áramot. Ha egy áramkörön belül kiválasztunk egy pontot, bármely pontot, és pontosan egy másodperc alatt megmérjük az ezen a ponton áthaladó töltés mennyiségét, akkor ez megadja nekünk az amperben lévő elektromos áram erősségét, (A).,
így az áram egy amperje egyenlő egy coulomb töltéssel, amely egy adott ponton egy másodperc alatt halad át, és minél több töltés másodpercenként halad át ezen a ponton, annál nagyobb lesz az áram. Ezután meghatározhatunk egy amper (a) elektromos áramot, mint hogy egyenlő egy coulomb töltés másodpercenként. Tehát 1A = 1C/s
az Amper egység
ahol: Q A töltés (coulombokban), t pedig az időintervallum (másodpercben), amelyen a töltés mozog., Más szavakkal, az elektromos áramnak mind az amagnitude (a töltés mennyisége), mind a hozzá kapcsolódó meghatározott iránya van.
vegye figyelembe, hogy az elektromos áram általánosan használt szimbóluma az “I” nagybetűk, vagy a kis “I” mindkettő intenzitás mellett áll. Ez az elektronáramot előállító töltés intenzitása vagy koncentrációja. Állandó egyenáram esetén általában az “I” nagybetűt használják, míg egy időben változó váltakozó áram esetén az “i” alsó betűt használják. Az i(t) szimbólum pillanatnyi aktuális értéket jelent az adott pillanatban.,
néha könnyebb megjegyezni ezt a kapcsolatot egy kép használatával. Itt a háromszögbe helyezett három Q, I és T mennyiség az egyes mennyiségeknek az aktuális képleten belüli tényleges helyzetét jelöli.
az Amper
a fenti standard képlet átültetése ugyanazon egyenlet következő kombinációit adja nekünk:
elektromos energia példa No2
1. Mennyi áram áramlik át egy áramkörön, ha 900 Coulomb töltés halad egy adott ponton 3 perc alatt.,
2. 3 Amper elektromos áram áramlik át egy ellenálláson. Hány Coulomb töltődik át az ellenálláson 90 másodperc alatt.
elektromos energia: a Watt
villamos energia a két mennyiség, feszültség és áram terméke, így meghatározható az energiafelhasználás során végzett munka sebességeként., Korábban azt mondtuk, hogy a feszültség biztosítja a joule-ban szükséges munkát egy Coulomb töltésének A-ból B-be történő mozgatásához, az áram pedig a töltés mozgási sebessége (vagy áramlási sebessége). Tehát hogyan kapcsolódik össze ez a két meghatározás.
A Watt
így láthatjuk, hogy az elektromos teljesítmény az a sebesség is, amellyel a munkát egy másodperc alatt végzik. Vagyis egy joule energia eloszlik egy másodperc alatt. Mivel az elektromos teljesítményt wattban (W) mérik, ezért azt másodpercenként Joule-ban is meg kell mérni., Tehát helyesen mondhatjuk, hogy: 1 watt = 1 joule másodpercenként (J/s).
elektromos teljesítmény
tehát ha 1 watt = 1 joule másodpercenként, akkor ebből következik, hogy: 1 Joule energia = 1 watt egy időegységen keresztül, azaz: a munka egyenlő teljesítmény szorozva idővel (V*i*t Joule). Tehát az elektromos energiát (az elvégzett munkát) úgy kapjuk meg, hogy a teljesítményt másodpercek alatt megszorozzuk, amikor a töltés (áram formájában) áramlik. Így az elektromos energia egységei a villamos energiához és az időhöz használt egységektől függenek., Tehát, ha kilowattban (kW) mérjük az elektromos teljesítményt, az időt pedig órákban (h), akkor az elfogyasztott elektromos energia kilowatt*óra (Wh) vagy egyszerűen: kilowattóra (kWh).
elektromos energia példa No3
egy 100 wattos villanykörte csak egy órán keresztül világít. Hány Joule elektromos energiát használt a lámpa.
vegye figyelembe, hogy amikor a joule-t elektromos energia egységként kezelik, sokkal kényelmesebb a kilo-joules-ban bemutatni őket. Így a válasz adható: 360kJ., Mivel a joule önmagában egy kis mennyiség, a kilojoule (kJ), több ezer Joule, a megajoule (MJ), több millió joule, sőt a gigajoule (GJ), több ezer millió joule, mind elektromos energia gyakorlati egységei. Így egy egységnyi villamos energia, amely egy kilowattóra (kWh), 3,6 megajoule-nak (MJ) felel meg.
hasonlóképpen, mivel egy Watt ilyen kis mennyiségű villamos energia, általában kilowattot (1 kW = 1000 watt) és megawattot (1 MW = 1 millió watt) használnak az elektromos berendezések és készülékek teljesítménykimenetének azonosítására., Így láthatjuk, hogy a kilowatt (vagy megawatt) elektromos egység, míg a kilowattóra elektromos energia egység.
