Elektrik Nedir?
Elektrik bir enerji şeklidir. Elektrik, elektronların akışıdır. Tüm madde atomlardan oluşur ve bir atomun çekirdek adı verilen bir merkezi vardır. Çekirdek, proton adı verilen pozitif yüklü parçacıklar ve nötron adı verilen yüklü olmayan parçacıklar içerir. Bir atomun çekirdeği, elektron adı verilen negatif yüklü parçacıklarla çevrilidir. Bir elektronun negatif yükü, bir protonun pozitif yüküne eşittir ve bir atomdaki elektron sayısı genellikle proton sayısına eşittir. Protonlar ve elektronlar arasındaki dengeleme kuvveti bir dış kuvvet tarafından bozulduğunda, bir atom bir elektron kazanabilir veya kaybedebilir. Elektronlar bir atomdan "kaybolduğunda", bu elektronların serbest hareketi bir elektrik akımı oluşturur.
Elektrik , doğanın temel bir parçasıdır ve en çok kullanılan enerji türlerimizden biridir. İkincil bir enerji kaynağı olan elektriği, birincil kaynak olarak adlandırılan kömür, doğalgaz, petrol, nükleer enerji ve diğer doğal kaynaklar gibi diğer enerji kaynaklarının dönüştürülmesinden elde ediyoruz. Birçok şehir ve kasaba, iş yapmak için su çarklarını çeviren şelalelerin (birincil bir mekanik enerji kaynağı) yanında inşa edildi. 100 yıldan biraz daha uzun bir süre önce elektrik üretimi başlamadan önce evler gaz lambalarıyla aydınlatılıyordu, buzluklarda yiyecekler soğutuluyordu ve odalar odun veya kömür sobaları ile ısıtıldı. Benjamin Franklin's ile başlayan Philadelphia'da bir fırtınalı gecede uçurtma ile deney yapın, elektriğin ilkeleri yavaş yavaş anlaşıldı. 1800'lerin ortalarında elektrik ampulünün icadıyla herkesin hayatı değişti . 1879'dan önce, ark ışıklarında dış aydınlatma için elektrik kullanılıyordu. Ampulün icadı, iç mekan aydınlatmasını evlerimize getirmek için elektrik kullandı.
Transformatör Nasıl Kullanılır?
Uzun mesafelere elektrik gönderme sorununu çözmek için George Westinghouse , trafo adı verilen bir cihaz geliştirdi. Transformatör, elektriğin uzun mesafelerde verimli bir şekilde iletilmesine izin verdi. Bu, elektrik üretim tesisinden uzakta bulunan evlere ve işyerlerine elektrik sağlamayı mümkün kıldı.
Günlük hayatımızdaki büyük önemine rağmen, çoğumuz elektrik olmadan hayatın nasıl olacağını düşünmeyi nadiren bırakırız. Yine de hava ve su gibi, elektriği de hafife alma eğilimindeyiz. Her gün, evlerimizi aydınlatmaktan ve ısıtmaktan / soğutmaktan televizyonlar ve bilgisayarlar için güç kaynağı olmaya kadar birçok işlevi yerine getirmek için elektriği kullanıyoruz. Elektrik, ısı, ışık ve güç uygulamalarında kullanılan kontrol edilebilir ve uygun bir enerji şeklidir.
Bugün, Amerika Birleşik Devletleri (ABD) elektrik enerjisi endüstrisi, herhangi bir anda tüm talep gereksinimlerini karşılamak için yeterli elektrik arzının mevcut olmasını sağlamak üzere kurulmuştur.
Elektrik Nasıl Üretilir?
Elektrik jeneratörü, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır . Süreç, manyetizma ve elektrik arasındaki ilişkiye dayanmaktadır.. Bir tel veya başka bir elektriksel olarak iletken malzeme bir manyetik alan boyunca hareket ettiğinde, telde bir elektrik akımı oluşur. Elektrik hizmetleri endüstrisi tarafından kullanılan büyük jeneratörler, sabit bir iletkene sahiptir. Dönen bir şaftın ucuna tutturulmuş bir mıknatıs, uzun, sürekli bir tel parçasıyla sarılmış sabit bir iletken halkanın içine yerleştirilir. Mıknatıs döndüğünde, telin her bir bölümünde geçerken küçük bir elektrik akımı oluşturur. Telin her bölümü küçük, ayrı bir elektrik iletkenini oluşturur. Ayrı bölümlerin tüm küçük akımları, önemli boyutta bir akıma eklenir. Bu akım, elektrik gücü için kullanılan şeydir.
Türbinler Elektrik Üretmek İçin Nasıl Kullanılır?
Bir elektrik dağıtım santrali, bir elektrik jeneratörünü veya mekanik veya kimyasal enerjiyi elektriğe dönüştüren bir cihazı çalıştırmak için bir türbin, motor, su çarkı veya başka benzer bir makine kullanır. Buhar türbinleri, içten yanmalı motorlar, gaz yakma türbinleri, su türbinleri ve rüzgar türbinleri, elektrik üretmek için en yaygın yöntemlerdir.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki elektriğin çoğu buhar türbinlerinde üretiliyor . Bir türbin, hareketli bir sıvının (sıvı veya gaz) kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Buhar türbinleri, buharın zorlandığı bir şafta monte edilmiş, böylece jeneratöre bağlı şaftı döndüren bir dizi kanada sahiptir. Fosil yakıtlı bir buhar türbininde yakıt, buhar üretmek için bir kazandaki suyu ısıtmak için bir fırında yakılır.
Kömür, petrol (petrol) ve doğal gaz, bir türbinin kanatlarını iten buhar yapmak için suyu ısıtmak için büyük fırınlarda yakılır. Kömürün Amerika Birleşik Devletleri'nde elektrik üretmek için kullanılan en büyük birincil enerji kaynağı olduğunu biliyor muydunuz? 1998'de, ilçedeki 3,62 trilyon kilovat saatlik elektriğin yarısından fazlası (% 52), enerji kaynağı olarak kömürü kullandı.
Doğal gaz, buhar için suyu ısıtmak üzere yakılmasının yanı sıra, elektrik üretmek için türbinin kanatlarını döndürerek doğrudan bir türbinden geçen sıcak yanma gazları üretmek için de yakılabilir. Gaz türbinleri, elektrik hizmeti kullanımının yüksek talep olduğu durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 1998'de ülke elektriğinin% 15'i doğalgazla besleniyordu.
Petrol, bir türbini döndürmek için buhar yapmak için de kullanılabilir. Ham petrolden rafine edilen bir ürün olan artık fuel oil, genellikle buhar yapmak için petrol kullanan elektrik tesislerinde kullanılan petrol ürünüdür. Petrol, 1998'de ABD elektrik santrallerinde üretilen tüm elektriğin yüzde üçünden (% 3) daha azını üretmek için kullanıldı.
Nükleer enerji , nükleer fisyon adı verilen bir işlemle suyun ısıtılmasıyla buharın üretildiği bir yöntemdir. Bir nükleer enerji santralinde, bir reaktör, esas olarak zenginleştirilmiş uranyum olmak üzere bir nükleer yakıt çekirdeği içerir. Uranyum yakıt atomları nötronlar tarafından vurulduğunda parçalanırlar (ayrılırlar), ısı ve daha fazla nötron açığa çıkarırlar. Kontrollü koşullar altında, bu diğer nötronlar daha fazla uranyum atomuna çarpabilir, daha fazla atomu bölebilir vb. Böylece, ısı açığa çıkaran bir zincir reaksiyonu oluşturarak sürekli bölünme gerçekleşebilir. Isı, suyu buhara dönüştürmek için kullanılır, bu da elektrik üreten bir türbini döndürür. 2015 yılında nükleer enerji, ülkenin tüm elektriğinin yüzde 19.47'sini üretmek için kullanılıyor.
2013 itibariyle hidroelektrik, ABD elektrik üretiminin yüzde 6,8'ini oluşturuyor. Bir jeneratöre bağlı bir türbini döndürmek için akan suyun kullanıldığı bir süreçtir. Elektrik üreten başlıca iki tür hidroelektrik sistemi vardır. İlk sistemde akan su, barajların kullanılmasıyla oluşturulan rezervuarlarda birikir. Su, cebri boru adı verilen bir borudan düşer ve jeneratörü elektrik üretmesi için çalıştırmak için türbin kanatlarına basınç uygular. Nehir akışı olarak adlandırılan ikinci sistemde, nehir akıntısının kuvveti (düşen su yerine) türbin kanatlarına elektrik üretmek için basınç uygular.
Diğer Üretim Kaynakları
Jeotermal enerji, dünya yüzeyinin altına gömülü olan ısı enerjisinden gelir. Ülkenin bazı bölgelerinde, magma (yer kabuğunun altındaki erimiş madde) yeraltı suyunu buharla ısıtmak için yeryüzünün yüzeyine yeterince yakın akar ve bu da buhar türbini tesislerinde kullanılmak üzere kullanılabilir. 2013 itibariyle, bu enerji kaynağı ülkedeki elektriğin% 1'inden daha azını üretiyor, ancak ABD Enerji Enformasyon İdaresi'nin dokuz batı eyaletinin potansiyel olarak ülkenin enerji ihtiyacının% 20'sini karşılamaya yetecek kadar elektrik üretebileceğine dair bir değerlendirmesine rağmen.
Güneş enerjisi, güneşin enerjisinden elde edilir. Bununla birlikte, güneşin enerjisi tam zamanlı olarak mevcut değildir ve geniş bir alana yayılmıştır. Güneş enerjisini kullanarak elektrik üretmek için kullanılan işlemler, tarihsel olarak geleneksel fosil yakıtları kullanmaktan daha pahalıydı. Fotovoltaik dönüşüm, bir fotovoltaik (güneş) hücresindeki güneş ışığından doğrudan elektrik enerjisi üretir. Güneş-termal elektrik jeneratörleri, türbinleri çalıştırmak için buhar üretmek için güneşten yayılan enerjiyi kullanır. 2015 yılında ülke elektriğinin% 1'inden daha azı güneş enerjisinden sağlandı.
Rüzgar enerjisi , rüzgarın içerdiği enerjinin elektriğe dönüştürülmesinden elde edilir. Rüzgar enerjisi, güneş gibi, genellikle pahalı bir elektrik üretimi kaynağıdır. 2014 yılında, ülke elektriğinin yaklaşık yüzde 4,44'ü için kullanıldı. Bir rüzgar türbini, tipik bir rüzgar değirmenine benzer.
Biyokütle (odun, evsel katı atık (çöp) ve mısır koçanı ve buğday samanı gibi tarımsal atıklar, elektrik üretimi için diğer enerji kaynaklarıdır. Bu kaynaklar, kazandaki fosil yakıtların yerini alır. Odun ve atıkların yanması, tipik olarak geleneksel buhar-elektrik santrallerinde kullanılır. 2015 yılında, biyokütle Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen elektriğin yüzde 1.57'sini oluşturuyor.
Bir jeneratörün ürettiği elektrik kablolar boyunca, elektriği düşük voltajdan yüksek voltaja çeviren bir transformatöre geçer. Elektrik, yüksek voltaj kullanılarak uzun mesafelere daha verimli bir şekilde taşınabilir. İletim hatları elektriği bir trafo merkezine taşımak için kullanılır. Trafo merkezlerinde yüksek voltajlı elektriği daha düşük voltajlı elektriğe dönüştüren transformatörler bulunur. Trafo istasyonundan, dağıtım hatları elektriği düşük voltajlı elektrik gerektiren evlere, ofislere ve fabrikalara taşır.
Elektrik Nasıl Ölçülür?
Elektrik, watt adı verilen güç birimleriyle ölçülür. Buhar makinesinin mucidi James Watt onuruna seçildi . Bir watt çok küçük bir güç miktarıdır. Bir beygir gücüne eşit olmak için yaklaşık 750 watt gerekir. Bir kilovat, 1.000 watt'ı temsil eder. Bir kilovat-saat (kWh), bir saat boyunca çalışan 1.000 watt'lık enerjiye eşittir. Bir elektrik santralinin ürettiği veya bir müşterinin belirli bir süre boyunca kullandığı elektrik miktarı kilovat-saat (kWh) olarak ölçülür. Kilovat-saat, gerekli kW sayısı ile kullanım saati sayısı çarpılarak belirlenir. Örneğin, günde 5 saat 40 watt'lık bir ampul kullanıyorsanız, 200 watt güç veya 0,2 kilovat-saat elektrik enerjisi kullandınız.