Explainer: Hva er elektrisitet?

Elektrisitet er en form for energi. Elektrisitet er strømmen av elektroner. All materie består av atomer, og et atom har et senter, kalt en kjerne. Kjernen inneholder positivt ladede partikler som kalles protoner og uladede partikler som kalles nøytroner. Kjernen i et atom er omgitt av negativt ladede partikler kalt elektroner. Den negative ladningen til et elektron er lik den positive ladningen til et proton, og antall elektroner i et atom er vanligvis lik antallet protoner. Når balansekraften mellom protoner og elektroner blir opprørt av en ytre kraft, kan et atom få eller miste et elektron. Når elektroner blir "mistet" fra et atom, utgjør disse elektronenes frie bevegelse en elektrisk strøm.

Elektrisitet er en grunnleggende del av naturen, og det er en av våre mest brukte energiformer. Vi får strøm, som er en sekundær energikilde, fra konvertering av andre kilder til energi, som kull, naturgass, olje, kjernekraft og andre naturlige kilder, som kalles primær kilder. Mange byer og tettsteder ble bygget ved siden av fossefall (en primær kilde til mekanisk energi) som vendte vannhjul for å utføre arbeid. Før elektrisitetsproduksjonen startet for litt over 100 år siden, ble hus tent med parafinlamper, maten ble avkjølt i isbokser, og rommene ble varmet av vedovner eller kullfyrte ovner. Begynner med

For å løse problemet med å sende strøm over lange avstander, George Westinghouse utviklet en enhet kalt en transformator. Transformatoren tillot elektrisitet å overføres effektivt over lange avstander. Dette gjorde det mulig å levere strøm til hjem og bedrifter som ligger langt fra det elektriske kraftverket.

Til tross for at det er stor betydning i hverdagen, slutter de fleste av oss sjelden å tenke hvordan livet ville vært uten strøm. Likevel, som luft og vann, har vi en tendens til å ta strøm for gitt. Hver dag bruker vi strøm til å utføre mange funksjoner for oss - fra belysning og oppvarming / kjøling av hjemmene våre til å være strømkilden for TV-apparater og datamaskiner. Elektrisitet er en kontrollerbar og praktisk form for energi som brukes i bruken av varme, lys og strøm.

I dag er USAs (USA) elektriske kraftindustri opprettet for å sikre at det er tilstrekkelig strømforsyning tilgjengelig for å oppfylle alle krav til etterspørsel når som helst.

En elektrisk generator er en enhet for å konvertere mekanisk energi til elektrisk energi. Prosessen er basert på forholdet mellom magnetisme og elektrisitet. Når en ledning eller annet elektrisk ledende materiale beveger seg over et magnetfelt, oppstår det en elektrisk strøm i ledningen. De store generatorene som brukes av elektrisk verktøyindustri har en stasjonær leder. En magnet festet til enden av en roterende aksel er plassert inne i en stasjonær ledende ring som er pakket med et langt, kontinuerlig stykke ledning. Når magneten roterer, induserer den en liten elektrisk strøm i hver ledningsdel når den passerer. Hver ledningsdel utgjør en liten, separat elektrisk leder. Alle små strømmer i individuelle seksjoner gir en strøm av betydelig størrelse. Denne strømmen er det som brukes til elektrisk kraft.

En elektrisk kraftverk bruker enten turbin, motor, vannhjul eller lignende maskin for å drive en elektrisk generator eller en enhet som konverterer mekanisk eller kjemisk energi til elektrisitet. Dampturbiner, forbrenningsmotorer, gassforbrenningsturbiner, vannturbiner og vindturbiner er de vanligste metodene for å generere strøm.

Det meste av strømmen i USA er produsert i dampturbiner. En turbin konverterer den kinetiske energien til en bevegelig væske (væske eller gass) til mekanisk energi. Dampturbiner har en serie kniver montert på en aksel som dampen tvinges mot, og roterer dermed akselen som er koblet til generatoren. I en fossildrevet dampturbin brennes drivstoffet i en ovn for å varme opp vann i en kjele for å produsere damp.

Kull, petroleum (olje) og naturgass brennes i store ovner for å varme opp vann for å lage damp som igjen skyver på bladene til en turbin. Visste du at kull er den største ene primære energikilden som brukes til å produsere strøm i USA? I 1998 brukte mer enn halvparten (52%) av fylkets 3,62 billioner kilowattimer elektrisitet kull som energikilde.

Naturgass, i tillegg til å bli brent for å varme opp vann til damp, kan også brennes for å produsere varmt forbrenningsgasser som passerer direkte gjennom en turbin, og spinner bladene til turbinen for å generere elektrisitet. Gassturbiner brukes ofte når det er stor etterspørsel etter strømnettbruk. I 1998 ble 15% av landets elektrisitet drevet av naturgass.

Petroleum kan også brukes til å lage damp for å snu en turbin. Restolje, et produkt raffinert fra råolje, er ofte petroleumsproduktet som brukes i elektriske anlegg som bruker petroleum for å lage damp. Petroleum ble brukt til å generere mindre enn tre prosent (3%) av all strøm produsert i amerikanske elektrisitetsanlegg i 1998.

Kjernekraft er en metode der damp produseres ved å varme opp vann gjennom en prosess som kalles kjernefysisk fisjon. I et kjernekraftverk inneholder en reaktor en kjerne av kjernebrensel, først og fremst beriket uran. Når atomer av uranbrensel rammes av nøytroner, splittes de (splittes), og frigjør varme og flere nøytroner. Under kontrollerte forhold kan disse andre nøytronene slå flere uranatomer, splitte flere atomer, og så videre. Dermed kan kontinuerlig fisjon finne sted, og danne en kjedereaksjon som frigjør varme. Varmen brukes til å gjøre vann til damp, som på sin side snurrer en turbin som genererer strøm. I 2015 brukes kjernekraft til å generere 19,47 prosent av all landets strøm.

Fra 2013 utgjør vannkraft 6,8 prosent av USAs strømproduksjon. Det er en prosess der rennende vann brukes til å snurre en turbin koblet til en generator. Det er hovedsakelig to grunnleggende typer vannkraftsystemer som produserer strøm. I det første systemet samler det rennende vann opp i reservoarer opprettet ved bruk av demninger. Vannet faller gjennom et rør som kalles en pennestokk og utøver trykk mot turbinbladene for å drive generatoren til å produsere strøm. I det andre systemet, kalt elvekjøring, påfører kraften til elvestrømmen (i stedet for fallende vann) press på turbinbladene for å produsere strøm.

Geotermisk kraft kommer fra varmeenergi begravet under jordoverflaten. I noen områder av landet strømmer magma (smeltet materiale under jordskorpen) nær nok til jordoverflaten for å varme opp underjordisk vann til damp, som kan tappes for bruk ved dampturbin planter. Fra 2013 produserer denne energikilden mindre enn 1% av strømmen i landet, men en vurdering fra den amerikanske energien Informasjonsadministrasjon som ni vestlige stater potensielt kan produsere nok strøm til å levere 20 prosent av nasjonens energibehov.

Solenergi er avledet fra solens energi. Solens energi er imidlertid ikke tilgjengelig på heltid, og den er vidt spredt. Prosessene som ble brukt til å produsere elektrisitet ved bruk av solens energi har historisk sett vært dyrere enn å bruke konvensjonelle fossile brensler. Fotovoltaisk konvertering genererer elektrisk kraft direkte fra solens lys i en solcellecelle. Sol-termiske elektriske generatorer bruker den strålende energien fra solen for å produsere damp for å drive turbiner. I 2015 ble mindre enn 1% av landets strøm forsynt av solenergi.

Vindkraft er avledet fra konvertering av energien i vinden til elektrisitet. Vindkraft, som solen, er vanligvis en dyr kilde til å produsere strøm. I 2014 ble det brukt for omtrent 4,44 prosent av landets strøm. En vindturbin ligner en typisk vindmølle.

Biomasse (tre, kommunalt fast avfall (søppel) og landbruksavfall, som maiskolber og hvetestrå, er noen andre energikilder for å produsere strøm. Disse kildene erstatter fossilt brensel i kjelen. Forbrenning av tre og avfall skaper damp som vanligvis brukes i konvensjonelle dampelektriske anlegg. I 2015 utgjør biomasse 1,57 prosent av strømmen som produseres i USA.

Elektrisiteten produsert av en generator reiser langs kabler til en transformator, som endrer strøm fra lavspenning til høyspenning. Elektrisitet kan flyttes over lengre avstander mer effektivt ved bruk av høyspenning. Overføringslinjer brukes til å føre strømmen til en transformatorstasjon. Stasjoner har transformatorer som endrer høyspenningselektrisitet til lavere spenningselektrisitet. Fra transformatorstasjonen fører distribusjonslinjer strømmen til hjem, kontorer og fabrikker, som krever lavspent strøm.

Elektrisitet måles i kraftenheter kalt watt. Det ble navngitt til ære James Watt, oppfinneren av dampmotor. En watt er en veldig liten mengde strøm. Det vil kreve nesten 750 watt for å være lik en hestekrefter. En kilowatt representerer 1000 watt. En kilowattime (kWh) tilsvarer energien til 1000 watt som fungerer i en time. Mengden strøm et kraftverk produserer eller en kunde bruker over en periode, måles i kilowattimer (kWh). Kilowattimer bestemmes ved å multiplisere antall kW som kreves med antall timer med bruk. Hvis du for eksempel bruker en 40-watts lyspære 5 timer om dagen, har du brukt 200 watt strøm, eller .2 kilowatt-timers elektrisk energi.

Mer påElektrisitet: Historie, elektronikk og berømte oppfinnere