elektrische energie is het vermogen van een elektrisch circuit om werk te produceren door het creëren van een actie. Deze actie kan vele vormen aannemen, zoals thermische, elektromagnetische, mechanische, elektrische, enz. Elektrische energie kan zowel worden gemaakt van batterijen, generatoren, dynamo’ s, en fotovoltaïsche energie, enz. of opgeslagen voor toekomstig gebruik met behulp van brandstofcellen, batterijen, condensatoren of magnetische velden, enz. Zo kan elektrische energie worden gecreëerd of opgeslagen.,
we herinneren ons van onze school wetenschapslessen dat de” wet van het behoud van energie ” stelt dat energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd, alleen omgezet. Maar voor energie om enig nuttig werk te doen moet het worden omgezet van de ene vorm in iets anders. Een motor zet bijvoorbeeld elektrische energie om in mechanische of kinetische (rotatie) energie, terwijl een generator kinetische energie weer omzet in elektrische energie om een circuit aan te drijven.
dat wil zeggen dat elektrische machines energie omzetten of veranderen van de ene vorm naar de andere door werk., Een ander voorbeeld is een lamp, gloeilamp of LED (light emitting diode) die elektrische energie omzetten in lichtenergie en warmte (thermische) energie. Dan is elektrische energie zeer veelzijdig omdat het gemakkelijk kan worden omgezet in vele andere verschillende vormen van energie.
voor elektrische energie om elektronen te bewegen en een stroomstroom rond een circuit te produceren, moet er werk worden verricht, dat wil zeggen dat de elektronen op enige afstand door een draad of geleider moeten bewegen. Het werk wordt opgeslagen in de stroom van elektronen als energie. Dus “werk” is de naam die we geven aan het proces van energie.,
We kunnen dus zeggen dat werk en energie in feite hetzelfde zijn als energie kan worden gedefinieerd als “het vermogen om wat werk te doen”. Merk op dat de verrichte werkzaamheden of de overgedragen energie op een mechanisch of thermisch systeem evenzeer van toepassing zijn als op een elektrisch systeem. Dit komt omdat mechanische, thermische en elektrische energieën uitwisselbaar zijn.
elektrische energie: de Volt
omdat we nu weten dat energie het vermogen is om te werken, waarbij de standaardeenheid voor energie (en werk) het Joule is., Een joule van energie wordt gedefinieerd als de energie die wordt verbruikt door een ampère bij een volt, bewegend in een seconde. Elektrische stroom is het resultaat van de beweging van elektrische lading (elektronen) rond een circuit, maar om lading van het ene knooppunt naar het andere te verplaatsen moet er een kracht zijn om het werk te creëren om de lading te verplaatsen, en er is: spanning.
we hebben de neiging om spanning (V) te beschouwen als bestaande tussen twee verschillende terminals, punten of knooppunten binnen een circuit of batterijvoeding., Maar spanning is belangrijk omdat het het werk levert dat nodig is om de lading van het ene punt naar het andere te verplaatsen, in een voorwaartse of een omgekeerde richting. Het spannings-of potentiaalverschil tussen twee aansluitpunten of punten wordt gedefinieerd als een waarde van één volt wanneer één joule energie wordt gebruikt om één coulomb elektrische lading tussen die twee aansluitpunten te verplaatsen.
met andere woorden, het spanningsverschil tussen twee punten of terminals is het werk dat in Joule nodig is om een Coulomb van lading van A naar B te verplaatsen., Daarom kan spanning worden uitgedrukt als:
de Spanningseenheid
waarbij: spanning in Volt is, J het werk of de energie in Joules is en C de lading in Coulombs. Dus als J = 1 joule, C = 1 coulomb, dan is V gelijk aan 1 volt.
elektrische energie voorbeeld No1
Wat is de eindspanning van een batterij die 135 joule energie verbruikt om 15 coulombs lading rond een elektrisch circuit te bewegen.,
dan kunnen we in dit voorbeeld zien dat elke coulomb van lading een energie van 9 Joule bezit.
elektrische energie: de Ampère
we hebben gezien dat de eenheid van elektrische lading de Coulomb is en dat de stroom van elektrische lading rond een circuit wordt gebruikt om een stroomstroom weer te geven. Aangezien het symbool voor een coulomb echter de letter “C” is, kan dit worden verward met het symbool voor capaciteit, dat ook de letter “C”is.,
om deze verwarring te voorkomen is het gebruikelijke symbool voor elektrische lading de hoofdletter “Q” of kleine letter “q”, die in principe staat voor hoeveelheid. Dus Q = 1 coulomb van lading of Q = 1C. merk op dat lading Q kan ofwel positief, + Q of negatief, – Q, dat is een overmaat van ofwel elektronen of gaten.
de stroom van lading rond een gesloten circuit in de vorm van elektronen wordt een elektrische stroom genoemd. Echter, het gebruik van de uitdrukking “stroom van lading” impliceert beweging, dus om een elektrische stroom te produceren, moet de lading bewegen., Dit leidt dan tot de vraag wat de lading beweegt, en dit wordt gedaan door onze oude vriend Voltage van bovenaf.
het spannings-of potentiaalverschil tussen twee punten levert dus de vereiste elektrische energie om de lading rond een circuit te bewegen in de vorm van een elektrische curent. Daarom wordt het werk gedaan om lading te verplaatsen geleverd door een potentiaalverschil, en als er geen potentiaalverschil is tussen twee punten, is er geen beweging van lading en dus geen stroom. In feite lading zonder enige stroom of beweging wordt statische elektriciteit genoemd.,
als de beweging van de lading een elektrische stroom wordt genoemd, dan kunnen we correct zeggen dat de stroom De snelheid van beweging (of debiet) van de lading is, maar hoeveel lading een stroom vertegenwoordigt. Als we een punt binnen een circuit selecteren, elk punt, en de hoeveelheid lading meten die voorbij dit punt stroomt in precies één seconde, zal dit ons de sterkte van de elektrische stroom in ampère geven, (A).,
dus één ampère stroom is gelijk aan één coulomb lading die langs een bepaald punt stroomt in één eenheidseconde, en hoe meer lading per seconde dat dit punt passeert, des te groter zal de stroom zijn. Dan kunnen we één ampère (a) elektrische stroom definiëren als gelijk aan één coulomb lading per seconde. Dus 1A = 1C/s
de Ampère-eenheid
waarbij: Q de lading is (in coulombs) en t het tijdsinterval (in seconden) dat de lading beweegt., Met andere woorden, elektrische stroom heeft zowel een magnitude (de hoeveelheid lading) en een bepaalde richting geassocieerd met het.
merk op dat het veelgebruikte symbool voor elektrische stroom de hoofdletter “I” is, of kleine “i” die beide staan voor intensiteit. Dat is de intensiteit of concentratie van lading die de elektronenstroom produceert. Voor een constante gelijkstroom wordt meestal de hoofdletter ” I “gebruikt, terwijl voor een wisselstroom de kleine letter” i ” vaak wordt gebruikt. Het symbool i (t) betekent een momentane stroomwaarde op dat exacte moment in de tijd.,
Het is soms makkelijker om deze relatie te onthouden door een afbeelding te gebruiken. Hier zijn de drie hoeveelheden Q, I en t over elkaar gelegd in een driehoek vertegenwoordigt de werkelijke positie van elke hoeveelheid binnen de huidige formule.
de Ampère
De omzetting van bovenstaande standaardformule geeft ons de volgende combinaties van dezelfde vergelijking:
elektrische energie voorbeeld No2
1. Hoeveel stroom door een circuit stroomt als 900 coulombs lading een bepaald punt passeert in 3 minuten.,
2. Een elektrische stroom van 3 ampère stroomt door een weerstand. Hoeveel coulombs lading door de weerstand zal stromen in 90 seconden.
elektrische energie: de Watt
elektrisch vermogen is het product van de twee grootheden, spanning en stroom en kan dus worden gedefinieerd als de snelheid waarmee het werk wordt uitgevoerd in het verbruiken van energie., We zeiden eerder dat de spanning het werk verstrekt dat in Joules wordt vereist om één Coulomb van lading van A aan B te bewegen en dat de stroom De snelheid van beweging (of tarief van stroom) van de last is. Dus hoe zijn deze twee definities met elkaar verbonden.
de Watt
zodat we kunnen zien dat elektrisch vermogen ook de snelheid is waarmee het werk gedurende één seconde wordt uitgevoerd. Dat wil zeggen, één joule energie verdween in één seconde. Aangezien het elektrisch vermogen wordt gemeten in Watt (W), moet het daarom ook worden gemeten in joule per seconde., Dus we kunnen correct zeggen dat: 1 watt = 1 joule per seconde (J / s).
elektrisch vermogen
dus als 1 watt = 1 joule per seconde, volgt hieruit dat: 1 Joule energie = 1 watt over een eenheid van tijd, dat wil zeggen: werk is gelijk aan vermogen vermenigvuldigd met tijd, (V*I*t joules). Dus elektrische energie (het verrichte werk) wordt verkregen door het vermogen te vermenigvuldigen met de tijd in seconden dat de lading (in de vorm van een stroom) stroomt. Dus eenheden van elektrische energie afhankelijk van de eenheden die worden gebruikt voor elektrische energie en tijd., Dus als we elektrisch vermogen meten in kilowatt (kW), en de tijd in uren (h), dan is de verbruikte elektrische energie gelijk aan kilowatt*uur (Wh) of gewoon: kilowatt-uur (kWh).
elektrische energie voorbeeld No3
een gloeilamp van 100 Watt brandt slechts gedurende één uur. Hoeveel joules van elektrische energie zijn gebruikt door de lamp.
merk op dat wanneer het joule als een eenheid van elektrische energie wordt behandeld, het handiger is ze in kilojoule te presenteren. Whereat antwoord kan worden gegeven als: 360ki., Aangezien een joule op zichzelf een kleine hoeveelheid is, zijn de kilojoule (kJ), duizenden joules, de megajoule (MJ), miljoenen joules, en zelfs de gigajoule (GJ), duizenden miljoenen joules, allemaal praktische eenheden van elektrische energie. Een eenheid elektriciteit die een kilowattuur (kWh) is, komt dus overeen met 3,6 megajoule (MJ).
aangezien een Watt zo ‘ n kleine hoeveelheid elektrisch vermogen is, worden kilowatt (1 kW = 1.000 watt) en megawatt (1 MW = 1 miljoen watt) gewoonlijk gebruikt om het vermogen van elektrische apparatuur en apparaten te identificeren., Zo kunnen we zien dat de kilowatt (of megawatt) een eenheid van elektrische energie is, terwijl het kilowattuur een eenheid van elektrische energie is.
