Что такое электричество? Экспертное руководство по пониманию электрической энергии

Введение

Мы всегда взаимодействуем с устройствами, которые используют электричество. Например, когда у вас есть смартфон, вам нужно зарядить его с помощью электричества, прежде чем использовать его. А как насчет освещения вашего дома? Это тоже электричество. Возникает вопрос: что такое электричество?

Электричество — это форма энергии, которая вырабатывается, когда электроны движутся по проводнику, например, по медной проволоке или любому другому типу. Его можно получать из различных источников, включая ископаемое топливо, солнечную энергию, ветер, атомную энергию и гидроэлектростанции.

Мы стали настолько зависимы от электричества, чтобы управлять многими вещами. Это включает в себя питание домов, промышленности и предприятий. Работа электричества в этих приложениях включает отопление, освещение, связь и многие другие применения.

В этом руководстве мы сосредоточимся больше на понимании типов доступной электроэнергии, подробном применении электроэнергии, способах ее генерации и многом другом. Это поможет вам лучше понять электричество в целом.

Виды Электричества

Когда дело доходит до типов электричества, вы, вероятно, столкнетесь со многими вариантами, основанными на категоризации. Однако мы сосредоточимся больше на основных типах электричества, классифицированных по методу проводимости. Они включают в себя:

1. Статическое электричество

Вы, вероятно, слышали этот термин, но не уверены, что он означает. Итак, что такое статическое электричество?

Статическое электричество возникает, когда электрический заряд накапливается на объекте. Например, когда вы постоянно трете воздушный шар куском ткани, вы в конечном итоге создаете статическое электричество. В этом случае некоторые электроны перемещаются с одного объекта на другой, оставляя дисбаланс в одном из объектов и, следовательно, имея статическое электричество.

В этом случае он обеспечивает скорее электрический удар, чем непрерывную подачу электроэнергии, как это происходит при использовании обычного электричества.

2. Текущее электричество

Этот тип электричества протекает через цепь или проводник, питая устройство. В отличие от статического электричества, он непрерывен, поэтому может поддерживать цепь активной. Он измеряется в амперах.

Два основных типа текущего электричества:

• Постоянный ток (DC)

Постоянный ток — это электричество, текущее в одном направлении, например, электричество, которое вы получаете от батареи.

• Переменный ток (AC)

Переменный ток течет в циклическом чередующемся направлении. Мы используем его для питания наших домов, промышленности и предприятий.

Другие типы электричества, с которыми вы можете столкнуться, включают тепловое, гидроэлектроэнергию, солнечное, химическое и ядерное электричество. Однако все они попадают под переменный ток с точки зрения того, как они работают.

Свойства электричества

Теперь, когда вы знаете, что такое текущее электричество, мы хотим глубже понять различные свойства электричества и почему они важны. Они включают в себя:

Напряжение и ток

Это два основных атрибута электричества, которые должны присутствовать для работы цепи.

Напряжение — это сила, которая вызывает ток в цепи и измеряется в вольтах (В). Распространенная аналогия для напряжения — вода, вытекающая из крана. Вам нужна эта сила, чтобы вытолкнуть воду. Более высокая сила приводит к цепи высокого напряжения, в то время как наоборот — к цепи низкого напряжения.

С другой стороны, ток — это поток электронов в цепи. Он измеряется в амперах (А). Продолжая использовать аналогию с водой из крана, мы приравниваем ток к количеству воды, вытекающей из крана за определенный период. Чем больше количество, тем больше ток, и наоборот.

Сопротивление

Лучший способ описать это явление — просто сопротивление потоку электронов. Для достижения сопротивления в цепи используется резистор, и он измеряется в омах (Ω). Резистор ограничивает количество электричества, протекающего через цепь. В большинстве случаев он используется для защиты устройства или достижения желаемого выхода.

Электроэнергия

Мощность является частью электричества цепи, наряду с напряжением, током и сопротивлением. Она измеряет энергию, используемую в любой момент времени в цепи, и является произведением напряжения и тока.

Мощность важна в любой цепи, поскольку она определяет, сколько энергии необходимо для обработки заданной нагрузки, подключенной к цепи. Она измеряется в ваттах (Вт).

Как вырабатывается электричество

Ответ на вопрос из чего сделано электричество можно ответить, посмотрев, как генерируется электричество. Это дает нам представление о том, откуда берется электричество и какие шаги предпринимаются для его генерации.

1. Механическая энергия

Это когда турбины используются для генерации электроэнергии. Примерами являются гидроэлектроэнергия, энергия ветра и энергия волн.

В случае гидроэлектроэнергии вода из рек или плотин проходит через турбины для выработки электроэнергии.

С другой стороны, энергия ветра основана на движении ветряных турбин, которые преобразуют кинетическую энергию в механическую энергию, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

2. Тепловая энергия

Термический означает тепло. Мы используем тепло, вырабатываемое в ходе различных процессов, для выработки электроэнергии. Примерами служат сжигание ископаемого топлива, такого как уголь, нефть или природный газ, а также использование пара для привода турбин в генераторах.

Другой вариант — ядерная энергия. Ядерное деление используется для нагрева воды и получения пара, необходимого для вращения турбин. Геотермальная энергия использует тепло из ядра Земли для создания горячей воды или пара для питания турбин.

3. Химическая энергия

Батареи и топливные элементы относятся к химической энергии. Для химической энергии необходима химическая реакция, чтобы произошел поток электронов. Вот почему батареи и топливные элементы поставляются с различными типами химикатов, которые производят электричество, когда происходит реакция.

Тип химикатов может определять емкость батареи и общую долговечность. Например, литий-ионные батареи могут иметь большую плотность энергии по сравнению со свинцово-кислотными батареями.

4. Солнечная энергия

Вы наверняка когда-нибудь сталкивались с солнечными панелями. Они работают, преобразуя энергию солнечного света в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта.

В этом же классе у нас есть концентрированная солнечная энергия. Это зеркала, которые фокусируют солнечный свет для нагрева жидкости, которая приводит в движение турбины для выработки электроэнергии.

Как измерить электричество

Чтобы измерить электричество, вам нужно сначала узнать несколько основных единиц. В электричестве вы можете измерить напряжение в вольтах, ток в амперах, мощность в ваттах, сопротивление в омах и энергию в ватт-часах.

Есть несколько инструментов, которые вы можете использовать для измерения всех упомянутых выше электрических атрибутов. Они включают в себя:

• Мультиметр для измерения напряжения, сопротивления, тока и других параметров в зависимости от типа.
• Вольтметр для измерения напряжения
• Амперметр для измерения тока
• Ваттметр для измерения электрической мощности
• Счетчик электроэнергии для измерения общего количества электроэнергии, потребляемой домом, офисом или промышленностью за определенный период. Измеряется в кВт·ч.

Для измерения напряжения просто подключите вольтметр к интересующим точкам. То же самое касается и измерения тока.

Чтобы получить мощность, умножьте напряжение на ток или измерьте его непосредственно в интересующих точках с помощью ваттметра.

Использование электроэнергии в повседневной жизни

Электричество очень важно в различных аспектах нашей жизни. Вот способы, которыми мы используем электричество каждый день.

Обогрев

Многие системы отопления сейчас используют электричество по сравнению с другими источниками энергии. Это потому, что электричество чище и эффективнее. Например, вы можете столкнуться с инфракрасными обогревателями, которые более энергоэффективны и все еще достаточно хороши для обогрева помещений.

Промышленное применение

Мы не можем настаивать на том, сколько электроэнергии жизненно необходимо для любой экономики в мире. Многие промышленные процессы требуют использования энергии для обеспечения работы отрасли. Одна из особенностей промышленности заключается в том, что ей нужна постоянная и бесперебойная энергия для поддержания уровня производства.

Освещение

Это, вероятно, самое популярное использование электричества, будь то дома или в офисе. Из-за популярности этого применения мы увидели, что многие компании предлагают энергосберегающие лампочки, которые позволяют вам экономить больше на счетах за электроэнергию. Ожидается, что все больше людей будут использовать светодиодные осветительные решения, которые служат дольше и потребляют меньше энергии.

Бытовая техника

Такие приборы, как плиты, микроволновые печи, увлажнители, водонагреватели и другие, требуют для работы электричества. Вы столкнетесь со многими такими вариантами, если осмотрите свой дом.

Сейчас люди покупают эти приборы, думая об энергоэффективности. Вот почему большинство из них имеют рейтинг Energy Star, чтобы помочь вам сделать лучший выбор.

Транспорт

Использование электричества в транспорте значительно возросло за последние годы. Сейчас все больше людей переходят на электромобили, что свидетельствует о переходе от автомобилей на топливе к эклектичным транспортным средствам.

Электропоезда уже существуют, и мы можем только надеяться, что со временем ситуация улучшится, поскольку все больше партнерств внедряют системы электротранспорта.

Риски и советы по безопасности при обращении с электричеством

Электрические опасности стоит отметить, поскольку они иногда могут привести к травмам или смерти. Ниже приведены основные электрические опасности, о которых следует помнить.

• Ожоги или поражение электрическим током при контакте с проводами под напряжением
• Травмы, вызванные воздействием дуги
• Пожар из-за неисправной электроустановки
• Взрывы из-за плохо установленных электроприборов
• Пожары от статического электричества в условиях применения легковоспламеняющихся паров

Итак, что вы можете сделать, чтобы минимизировать эти опасности?

Начните с того, чтобы убедиться, что электромонтажные работы выполнены правильно. Если вы не можете справиться с установкой, можно нанять квалифицированного электрика.

Кроме того, если прибор показывает признаки электрических проблем, например, бьет током при прикосновении, обратитесь к специалисту для его осмотра. Это связано с тем, что он может быть опасным, если не устранить его вовремя.

Предохранители и автоматические выключатели должны быть рассчитаны правильно в зависимости от того, где они установлены. Убедитесь, что коробка предохранителей и изоляторы всегда закрыты, чтобы люди не могли легко попасть в них и что-то там сделать.

Электрические соединения и фитинги должны быть прочными, чтобы они правильно защищали рабочую среду. Если вы работаете с машиной, ей нужен выключатель, чтобы вы могли немедленно отключить питание в чрезвычайной ситуации.

Обслуживание

Электричество может работать хорошо только в том случае, если прибор и установка хорошо обслуживаются. Техническое обслуживание имеет жизненно важное значение для предотвращения опасности и поддержания работы оборудования в соответствии с ожиданиями.

Желательно, чтобы ремонт проводил квалифицированный персонал. Вы все равно можете иметь плановое техническое обслуживание для различного оборудования и установок, чтобы гарантировать, что они всегда находятся в надлежащем рабочем состоянии.

Как снизить расходы на электроэнергию

Снижение потребления электроэнергии может помочь сэкономить много денег на счетах за электроэнергию. Вот несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы это стало возможным.

• Оптимизируйте освещение, перейдя на светодиодные лампы. Эти лампы потребляют меньше энергии по сравнению с лампами накаливания и служат дольше. Вы также можете открыть шторы, чтобы больше использовать естественный свет, избежав необходимости включать свет.
• Управляйте своими потребностями в отоплении и охлаждении. Это может включать установку правильной температуры. Также используйте программируемый термостат, который можно запланировать для изменения нагрева или охлаждения в зависимости от вашего распорядка.
• Продолжайте инвестировать в энергоэффективные приборы. На рынке много приборов с сертификатом Energy Star. Купите их, чтобы сэкономить больше. Также отключайте электронику, когда вы ею не пользуетесь.
• Более короткий душ также может помочь снизить потребление энергии. Помимо экономии электроэнергии, вы также экономите на использовании воды.
• Подумайте о добавлении солнечной энергии в ваш дом или бизнес. Солнечные панели могут быть дорогими для покупки поначалу, но они будут дешевле в использовании в течение нескольких лет.

Будущее электричества

Как и любая другая отрасль, электроэнергетика, как ожидается, изменится в некоторых отношениях. Одним из них является более широкое использование возобновляемых источников энергии. Все больше правительств инвестируют в проекты солнечной и ветровой энергетики, чтобы обеспечить потребности своих стран в энергии. Некоторые также инвестируют в ядерную энергетику, чтобы повысить плотность энергии.

Модернизация сетей будет продолжаться, поскольку спрос на электроэнергию будет постоянно расти. В результате необходимы обновления и модернизация существующих сетей.

Также ожидается рост интеллектуальных сетей в течение следующих нескольких лет. Это когда датчики включаются в сеть, чтобы помочь анализировать и оптимизировать распределение энергии.

Энергоэффективность останется важной кампанией во всем мире. Потребуется инвестировать в более энергоэффективные процессы и приборы, не только для жилых, но и для промышленных применений.

Заключение

Электричество остается важной частью нашей жизни из-за того, насколько мы зависим от него, чтобы поддерживать нашу жизнь. Ожидайте, что вы столкнетесь со многими видами использования электричества, будь то дома, в больницах, на предприятиях и т. д. Крайне важно, чтобы с электричеством всегда работали профессионалы. Если вам нужно отремонтировать прибор, обратитесь к профессионалам, чтобы они сделали это правильно. Также рассмотрите возможность использования энергоэффективных приборов, чтобы счет за электроэнергию оставался низким.