elektrisk energi är förmågan hos en elektrisk krets att producera arbete genom att skapa en åtgärd. Denna åtgärd kan ta många former, såsom termisk, elektromagnetisk, mekanisk, elektrisk etc. Elektrisk energi kan både skapas från batterier, generatorer, dynamos och fotovoltaik etc. eller lagras för framtida användning med bränsleceller, batterier, kondensatorer eller magnetfält etc. Således kan elektrisk energi antingen skapas eller lagras.,
Vi kommer ihåg från våra skolvetenskapsklasser att ”lagen om bevarande av energi” anger att energi inte kan skapas eller förstöras, bara omvandlas. Men för att energi ska kunna göra något användbart arbete måste det omvandlas från en form till något annat. Till exempel omvandlar en motor elektrisk energi till mekanisk eller kinetisk (roterande) energi, medan en generator omvandlar kinetisk energi tillbaka till elektrisk energi för att driva en krets.
det är elektriska maskiner konvertera eller ändra energi från en form till en annan genom att göra arbete., Ett annat exempel är en lampa, glödlampa eller LED (Lysdiod) som omvandlar elektrisk energi till ljusenergi och värme (termisk) energi. Då är elektrisk energi mycket mångsidig eftersom den lätt kan omvandlas till många andra olika former av energi.
för elektrisk energi att flytta elektroner och producera ett flöde av ström runt en krets, arbete måste göras, det vill säga elektronerna måste röra sig på något avstånd genom en tråd eller ledare. Arbetet lagras i flödet av elektroner som energi. Således är ”arbete” det namn vi ger till energiprocessen.,
Vi kan därför säga att arbete och energi effektivt är desamma som energi kan definieras som ”förmågan att göra lite arbete”. Observera att arbete eller energi som överförs gäller lika för ett mekaniskt system eller termiskt system som det gör för ett elektriskt system. Detta beror på att mekaniska, termiska och elektriska energier är utbytbara.
elektrisk energi: Volt
som vi nu vet att energi är förmågan att göra arbete, med den standardenhet som används för energi (och arbete) som Joule., En joule av energi definieras som den energi som förbrukas av en ampere vid en volt, rör sig i en sekund. Elektrisk ström härrör från rörelsen av elektrisk laddning (elektroner) runt en krets, men för att flytta laddning från en nod till en annan måste det finnas en kraft för att skapa arbetet för att flytta laddningen, och det finns: spänning.
vi tenderar att tänka på Spänning (V) som existerande mellan två olika terminaler, punkter eller noder inom en krets eller batteriförsörjning., Men spänning är viktigt eftersom det ger det arbete som behövs för att flytta laddningen från en punkt till en annan, antingen i en framåtriktning eller en omvänd riktning. Spänningen eller den potentiella skillnaden mellan två terminaler eller punkter definieras som ett värde av en volt, när en joule av energi används för att flytta en coulomb av elektrisk laddning mellan dessa två terminaler.
med andra ord är spänningsskillnaden mellan två punkter eller terminaler det arbete som krävs i Joules för att flytta en coulomb laddning från A till B., Därför kan spänning uttryckas som:
Spänningsenheten
var: spänningen är i volt, J är arbetet eller energin i Joules och C är laddningen i Coulombs. Således om J = 1 joule, C = 1 coulomb, då V kommer att motsvara 1 volt.
exempel på elektrisk energi No1
vad är terminalspänningen för ett batteri som förbrukar 135 joules energi för att flytta 15 Coulombs laddning runt en elektrisk krets.,
då kan vi i det här exemplet se att varje Coulomb laddning har en energi på 9 joules.
elektrisk energi: Ampere
Vi har sett att enheten för elektrisk laddning är Coulomb och att flödet av elektrisk laddning runt en krets används för att representera ett strömflöde. Men som symbolen för en coulomb är bokstaven ”C”, kan detta förväxlas med symbolen för kapacitans, vilket också är bokstaven”C”.,
för att undvika denna förvirring är den gemensamma symbolen som används för elektrisk laddning bokstaven ”Q” eller liten bokstav ”q”, som i princip står för kvantitet. Således Q = 1 coulomb av laddning eller Q= 1C. Observera att laddning Q kan vara antingen positiv, + Q eller negativ, – Q, det är ett överskott av antingen elektroner eller hål.
flödet av laddning runt en sluten krets i form av elektroner kallas en elektrisk ström. Användningen av uttrycket ”laddningsflöde” innebär emellertid rörelse, så för att producera en elektrisk ström måste laddningen röra sig., Detta leder sedan till frågan om vad som gör laddningen rör sig, och detta görs av vår gamla vän spänning ovanifrån.
så spänningen eller den potentiella skillnaden mellan två punkter ger den nödvändiga elektriska energin för att flytta laddningen runt en krets i form av en elektrisk curent. Därför tillhandahålls arbetet med att flytta laddningen av en potentiell skillnad, och om det inte finns någon potentiell skillnad mellan två punkter finns det ingen rörelse av laddning och därför inget strömflöde. Infact laddning utan flöde eller rörelse kallas statisk elektricitet.,
om laddningens rörelse kallas en elektrisk ström kan vi korrekt säga att strömmen är laddningshastigheten (eller flödeshastigheten), men hur mycket laddning representerar en ström. Om vi väljer en punkt inom en krets, vilken punkt som helst och mäter mängden laddning som strömmar förbi denna punkt på exakt en sekund, kommer detta att ge oss styrkan hos den elektriska strömmen i ampere, (a).,
sålunda är en ampere av ström lika med en coulomb av laddning som strömmar förbi en given punkt i en enhet sekund, och ju mer laddning per sekund som passerar denna punkt, desto större blir strömmen. Då kan vi definiera en ampere (a) av elektrisk ström som lika med en coulomb laddning per sekund. Så 1A = 1C/S
Ampere-enheten
var: Q är laddningen (i coulombs) och t är tidsintervallet (i sekunder) som laddningen rör sig., Med andra ord har elektrisk ström både amagnitude (mängden laddning) och en viss riktning i samband med den.
Observera att den vanliga symbolen för elektrisk ström är bokstaven ”i”, eller liten ”i” som båda står för intensitet. Det är intensiteten eller koncentrationen av laddning som producerar elektronflödet. För en konstant DC-ström används bokstaven ”I” i allmänhet, medan för en tidsvarierande AC-ström används den nedre bokstaven ”i” vanligen. Symbolen i (t) betyder ett momentant strömvärde vid det exakta ögonblicket i tid.,
det är ibland lättare att komma ihåg detta förhållande genom att använda en bild. Här har de tre kvantiteterna Q, i och t överlagrats i en triangel representerar den faktiska positionen för varje kvantitet inom den nuvarande formeln.
Ampere
genom att införliva standardformeln ovan får vi följande kombinationer av samma ekvation:
exempel på elektrisk energi No2
1. Hur mycket ström strömmar genom en krets om 900 Coulombs laddning passerar en given punkt i 3 minuter.,
2. En elektrisk ström av 3 ampere strömmar genom ett motstånd. Hur många Coulombs laddning kommer att strömma genom motståndet på 90 sekunder.
elektrisk energi: Watt
elektrisk effekt är produkten av de två mängderna, spänning och ström och kan därför definieras som den hastighet med vilken arbetet utförs i förbrukningsenergi., Vi sa tidigare att spänning ger det arbete som krävs i Joules för att flytta en coulomb laddning från A till B och att strömmen är hastigheten för rörelse (eller flödeshastighet) av laddningen. Så hur är dessa två definitioner kopplade ihop.
Watt
Så vi kan se att elkraft också är den hastighet med vilken arbetet utförs under en sekund. Det vill säga En joule av energi försvann på en sekund. Eftersom den elektriska effekten mäts i watt (W) måste den därför också mätas i joule per sekund., Så vi kan korrekt säga det: 1 watt = 1 joule per sekund (J/s).
elektrisk effekt
så om 1 watt = 1 joule per sekund följer det att: 1 Joule av energi = 1 watt över en tidsenhet, det vill säga: arbete är lika med effekt multiplicerad med tiden, (V*i*t joule). Så elektrisk energi (det utförda arbetet) erhålls genom att multiplicera effekten med tiden i sekunder som laddningen (i form av en ström) strömmar. Således enheter av elektrisk energi beror på de enheter som används för elkraft och tid., Så om vi mäter elektrisk kraft i kilowatt (kW), och tiden i timmar (h), då den elektriska energi som förbrukas är lika med kilowatt*timmar (Wh) eller helt enkelt: kilowatt-timmar (kWh).
exempel på elektrisk energi No3
en 100 Watt glödlampa tänds endast i en timme. Hur många joule av elektrisk energi har använts av lampan.
Observera att när man hanterar joule som en enhet av elektrisk energi är det bekvämare att presentera dem i kilo-joule. Således kan svaret ges som: 360kJ., Som en joule på egen hand är en liten mängd, kilojoule (kJ), tusentals joule, megajoule (MJ), miljontals Joule, och även gigajoule (GJ), tusentals miljoner joule, är alla praktiska enheter av elektrisk energi. Således motsvarar en enhet el som är en kilowattimme (kWh) 3,6 megajoule (MJ).
eftersom en Watt är så liten mängd elektrisk effekt används ofta kilowatt (1 kW = 1000 watt) och megawatt (1 mW = 1 miljon watt) för att identifiera effekten av elektrisk utrustning och apparater., Således kan vi se att kilowatt (eller megawatt) är en enhet av elektrisk kraft, medan kilowatt-timmen är en enhet av elektrisk energi.
