Как образуется электричество: Откуда берётся электричество?

Содержание

Откуда берётся электричество?

Электричество (от греч. elektron – янтарь, так как янтарь притягивает легкие тела), или ток начали использовать только в 1800 году, когда итальянский физик Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта изобрёл первую в мире батарею и тем самым дал первый надёжный постоянный источник электроэнергии.

А как же возникает электричество?

Всё вокруг состоит и малюсеньких частиц, которые не видны человеческому глазу, – атомов. Атом состоит из более мелких частиц: в центре – ядро, а вокруг него вращаются электроны. Ядро состоит из нейронов и протонов. Электроны, которые вращаются вокруг ядра, имеют отрицательный заряд (-), а протоны, которые находятся в ядре, – положительный (+). Обычно количество электронов в атоме совпадает с количеством протонов в ядре, поэтому атом не имеет заряда – он нейтрален.

Бывают такие атомы, у которых может не хватать одного электрона. Они имеют положительный заряд (+) и начинают притягивать электроны (-) из других атомов.

И в этих, других атомах электроны слетают со своих орбит, меняют траекторию движения. Движение электронов от одного атома к другому приводит к образованию энергии. Эта энергия и называется электричеством.

А откуда берётся электричество в наших домах?

Мы получаем электричество благодаря большим электростанциям. На электростанциях есть генераторы – большие машины, которые работают от источника энергии. Обычно источник – это тепловая энергия, которую получают при нагревании воды (пар). А для нагревания воды используют уголь, нефть, природный газ или ядерное топливо. Пар, который образуется при нагревании воды, приводит в действие огромные лопасти турбины, а те в свою очередь запускают генератор.

Энергию можно получить, используя силу воды, падающей с большой высоты: с плотин или водопадов (гидроэнергетика).

Как источник питания для генераторов можно использовать силу ветра или тепло Солнца, но к ним прибегают не часто.

Далее работающий генератор при помощи огромного магнита создаёт поток электрических зарядов (ток), который проходит по медным проводам. Чтобы передавать электричество на большие расстояния, необходимо увеличить напряжение. Для этого используют трансформатор – устройство, которое может повышать и понижать напряжение. Теперь электричество с большой мощностью (до 10000 вольт и более) по огромным кабелям, которые находятся глубоко под землёй или высоко в воздухе, движется к месту назначения. Перед тем, как попасть в квартиры и дома, электричество проходит через другой трансформатор, который понижает его напряжение. Теперь готовое к использованию электричество движется по проводам к необходимым объектам. Количество использованного электричества регулируется специальными счётчиками, которые прикрепляются к проводам, которые проложенные через стены и полы. подводят электричество в каждую комнату дома или квартиры. Благодаря электричеству работает освещение и телевидение, различные бытовые приборы.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Если Вам необходима помощь при решении задач по физике или математике, онлайн репетиторы всегда готовы Вам помочь. В любое время и в любом месте ученик может обратиться за помощью к онлайн репетитору и получить консультацию по любому предмету школьной программы. Обучение проходит посредством специально разработанного программного обеспечения. Квалифицированные педагоги оказывают помощь при выполнении домашних заданий, объяснении непонятного материала; помогают подготовиться к ГИА и ЕГЭ. Ученик выбирает сам, проводить занятия с выбранным репетитором на протяжении длительного времени, или использовать помощь педагога только в конкретных ситуациях, когда возникают сложности с определённым заданием.

Откуда берется электричество? | ТГК-1

Наверное, каждому пользователю в душе интересно, откуда берутся эти самые электроны в электрической лампочке. Все знают — вырабатываются на ГЭС, ТЭЦ, с атомных станций. Меньше людей слышали о солнечных, ветряных, геотермальных, приливных станциях, ещё меньше — о ГРЭС (государственные районные электрические станции), и ГАЭС.

И уж совсем мало кто знает, как это оказывается сложно — управлять электричеством.

В чём сложность? И вот тут в двух словах не объяснить — приходится лезть в дебри энергетики. А знать стоит, потому что именно из этих знаний складывается самая волнующая нас интрига — цена за киловатт.

Первая хитрость — электричество нельзя запасти «на завтра», и приходится ориентироваться на текущую выработку, а потери при транспортировке высоки — поэтому энергетики вынуждены приспосабливаться буквально на каждом шагу: использовать низкий ток, менять сечения проводов, использовать повышающие и понижающие трансформаторы, дозировать электроэнергию дополнительными станциями.

Мало того, трудности возникают и в частном порядке — есть пики и провалы в энергопотреблении, а тяжесть проводов может не выдержать погодных условий — например, снегопада. Вот почему земля буквально опутана проводами разных сортов — электричество нужно всем и каждому, желательно — бесплатно, а подать его в нужной мощности и за деньги не легко.

Вот пример. Генератор может выдавать только столько мощности, сколько может потребить потребитель. Если даже генератор имеет установленную мощность на 100 МВт, то он не сможет ее набрать, если нет соотвестствующей нагрузки. Как частный случай – выдаст, но с отклонением от принятой частоты в 50Гц, что сделает невозможным использовать такую электроэнергию, а это — невосполнимые затраты.

Всё начинается именно с генератора — это чудесное устройство невообразимым, но легко объяснимым физикой способом вырабатывает с помощью силы воды поток электронов, которые начинают своё экстравагантное путешествие по проводам — к чайнику.

ГЭС преобразует механическую энергию воды в электрическую — в этом она, кстати, самая экологичная. Вода «давит» на лопасти рабочего колеса, которое на одном валу с генератором. Чем больше напор – тем больше давление. Генератор представляет из себя ротор и статор. Статор – неподвижная часть с обмоткой. Ротор вращается в электрическом поле статора, возникает Электродвижущая сила (ЭДС).

С выводных устройств идет съем электроэнергии — это описание принципа работы любого генератора.

Но вот в чём чудо — в этом «пахтании океана» появляются электроны, и они не одиноки. Есть ещё электрически заряженные частицы, квази частицы. Электроны в проводах можно сравнить с рыбами в воде: проводники для них — среда обитания. В диэлектриках жизни нет)

Трансформаторами мощность и понижают, и повышают, и что там происходит с частицами — можно представить. И через поля проходят — правда, магнитные; притягиваются и отталкиваются, исчезают — и возникают! В путешествиях по подстанциям могут менять и вид энергии, и форму. Двигаются с небольшой скоростью, но по отношению с неподвижными собратьями находятся на границе, которая уже имеет скорость света… У электронов море приключений прежде, чем они постучатся в ваш дом.

Поздороваться с электронами нельзя, как и поговорить. По сути они — просто другая форма жизни, которую нам по счастливой случайности или глубокой закономерности удалось приручить — как оленей, кошек, окучить картошку. С этой точки зрения наше существование на планете явление столь же необычное и интересное, как и бег электронов.

Но вернёмся на Землю. Для нас важно – уровень напряжения, частота электрического тока в сети. Суточная неравномерность потребления регулируется автоматикой: у системного оператора стоит основной управляющий блок станциями, которые в этой системе состоят. Генераторы например работают в системе ГРАМ – «групповое регулирование активной мощности». Система распределяет нагрузку оптимально для каждого генератора. Естественно, стараются применять типовые генераторы. Тогда случае изменения нагрузки потребителем система ГРАМ загружает или разгружает генераторы за секунды.

Есть еще система АРЧМ – «автоматическое регулирование частоты и мощности». Это специальная программа, которая воздействует на управление регуляторами скоростей. Ее задача – держать заданные показатели в норме. Допустим, задано держать переток из Кольской энергосистемы в Карельскую мощность в 500 МВт.

И вдруг «отваливается» какой-то крупный потребитель на 50 МВт. Значит, система АРЧМ должна воздействовать на некоторые управляющие элементы и где-то в энергосистеме снизить их мощность.

Система действует в течении секунд. В пределах 10 секунд обычно устраняется возмущение. При очень крупных дисбалансах установка равновесия может занимать 1-2 минуты.

То есть ГРАМ управляет в масштабе одной станции, а АРЧМ управляет станциями. К сожалению, и это не всегда эффективно. Допустим, маленькая станция, 6 МВт. А потребитель в нашем примере «отвалился» на 50 МВт. Что там регулировать?

Потому АРЧМ стараются ставить на больших станциях, например, на Верхнетуломской ГЭС, на Серебрянских, на Териберке. На Княжегубской ГЭС. Каждая система управления это немалые расходы на монтаж и содержание, хоть процессы и автоматизированы. И всё это — только начальные дебри!

Электрический ток, откуда он берется и как добирается до наших домов? ⋆ Geoenergetics.ru

Уважаемые читатели и просто посетители нашего журнала! Мы достаточно много и довольно подробно пишем о том, какими способами, при помощи каких именно энергетических ресурсов, производится электроэнергия на электростанциях.

Атом, газ, вода – были нашими с вами «героями», разве что до альтернативных , «зеленых» вариантов еще не успели добраться. Но, если присмотреться внимательно, рассказы были далеко не полными. Еще ни разу мы не пробовали отследить детально путь электроэнергии от турбины до наших с вами розеток, с тропинками на освещение наших населенных пунктов и дорог, на обеспечение работы многочисленных насосов, обеспечивающих комфорт наших с вами жилищ.

Дороги и тропинки эти отнюдь не просты, порой извилисты и многократно меняют направление, но знать, как они выглядят – обязанность каждого культурного человека XXI века. Века, облик которого во многом определяет покорившаяся нам электроэнергия, которую мы научились преобразовывать так, чтобы были удовлетворены все наши потребности – как в промышленности, так и в частном пользовании. Ток в проводах линий электропередач и ток в батарейках наших гаджетов – очень разные токи, но они остаются все тем же электричеством. Какие усилия приходится прилагать электроэнергетикам, инженерам, чтобы обеспечить мощнейшие токи сталеплавильных заводов и маленькие, крошечные токи, допустим, наручных часов? Сколько работы приходится проделывать всем тем, кто поддерживает систему преобразований, передачи и распределения электроэнергии, какими такими методами обеспечена стабильность этой системы? Чем «Системный Оператор» отличается от «Федеральной Сетевой Компании», почему обе этих компании были, есть и будут в России не частными а государственными?

Вопросов очень много, ответы на них надо знать, чтобы более менее представлять, зачем нам так много энергетиков и чем же они, грубо говоря, занимаются? Мы ведь настолько привыкли, что с электричеством в домах и в городах все в полном порядке, что про электроинженеров вспоминаем только тогда, когда что-то вдруг перестает работать, когда мы выпадаем из зоны привычного уровня комфорта. Темно и холодно – вот только тогда мы с вами и говорим об энергетиках, причем говорим такие слова, которые мы печатать точно не будем.

Мы уверены, что нам откровенно повезло – взяться за эту не простую, нужную, да еще и огромную тему согласился настоящий профессионал. Просим любить и жаловать – Дмитрий Таланов, Инженер с большой буквы. Знаете, есть такая страна – Финляндия, в которой звание инженера настолько значимо, что в свое время ежегодно издавался каталог с перечнем специалистов, его имеющих. Хотелось бы, чтобы и в России когда-нибудь появилась такая славная традиция, благо в наш электронно-интернетный век завести такой ежегодно обновляемый каталог намного проще.

Статья, которую мы предлагаем вашему вниманию по инженерному коротка, точна и емка. Конечно, обо всем, что написал Дмитрий, можно рассказать намного подробнее, и в свое время наш журнал начал цикл статей о том, как в XIX веке происходило покорение электричества.

Георг Ом, Генрих Герц, Андре-Мари Ампер, Алессандро Вольт, Джеймс Ватт, Фарадей, Якоби, Ленц, Грамм, Фонтен, Лодыгин, Доливо-Добровольский, Тесла, Яблочков, Депрё, Эдисон, Максвелл, Кирхгоф, братья Сименсы и братья Вестингаузы – в истории электричества много славных имен, достойных того, чтобы мы о них помнили. В общем, если кому-то хочется припомнить подробности того, как все начиналось, милости просим, а статья Дмитрия – начало совсем другой истории. Очень надеемся, что она вам понравится, а продолжение статей Дмитрия Таланова мы увидим в самое ближайшее время.

Уважаемого Дмитрия от себя лично – с дебютом, ко всем читателям просьба – не скупитесь на комментарии!

Что такое электрический ток, откуда он берется и как добирается до наших домов?

Для чего нам электроэнергия и насколько она помогает нам жить, может узнать каждый, обведя критическим взглядом свое жилище и место работы.

Первое, что бросается в глаза, это освещение. И верно, без него даже 8-часовой рабочий день превратился бы в муку. Добираться до работы во многих мегаполисах и так небольшое счастье, а если придется это делать в темноте? А зимой так и в оба конца! Газовые фонари помогут на главных магистралях, но чуть свернул в сторону, и не видно ни зги. Можно легко провалиться в подвал или яму. А за городом на природе, освещаемой только светом звезд?

Ночное освещение улицы, Фото: pixabay.com

Удалять жару из офисов, куда с трудом добрался, без электричества тоже нечем. Можно, конечно, открыть окна и обвязать голову мокрым полотенцем, но надолго ли это поможет. Качающим воду насосам тоже нужно электричество, или придется регулярно ходить с ведром на ручную колонку.

Кофе в офисе? Забудьте! Только если всем сразу и не часто, чтобы дым от сгорающего угля не отравил рабочую атмосферу. Или за дополнительную денежку получать из соседнего трактира.

Отправить письмо в соседний офис? Надо взять бумагу, написать письмо от руки, затем ножками отнести его. На другой конец города? Вызываем курьера. В другую страну? А вы знаете, сколько это будет стоить? К тому же ответа не ждите ранее полугода из соседних стран и от года до пяти из-за океана.

Вернулись домой, надо зажечь свечи. Читать при них – мучение для глаз, поэтому придется заняться чем-то другим. А чем? ТВ нет, компьютеров нет, смартфонов – и тех нет, ибо нечем их запитать. Лежи на лавке и гляди в потолок! Хотя рождаемость точно повысится.

К этому следует добавить, что все пластмассы и удобрения сейчас получают из природного газа на заводах, где крутятся тысячи моторов, приводимых в движение всё тем же электричеством. Отсюда список доступных удобрений сильно укорачивается до тех, которые можно приготовить из природного сырья в чанах, размешивая в них ядовитую жижу лопатками с ручным, водяным или паровым приводом. Как результат, сильно сжимается объем производимых продуктов.

О пластмассах – забудьте! Эбонит – наше высшее счастье из длинного списка. А из металлов самым доступным становится чугун. Из медицины на сцену в качестве главного орудия снова выступают стетоскоп и быстро ржавеющий скальпель. Остальное канет в Лету.

Продолжать можно долго, но идея должна быть уже понятна. Нам нужно электричество. Мы можем выжить без него, но что это будет за жизнь! Так откуда же появилось это волшебное электричество?

Открытие электричества

Все мы знаем физическую истину, что ничто никуда бесследно не исчезает, а только переходит из одного состояния в другое. С этой истиной столкнулся греческий философ Фалес Милетский в VII веке до н. э. обнаружив электричество как вид энергии, натирая кусок янтаря шерстью. Часть механической энергии при этом перешла в электрическую и янтарь (на древнегреческом «электрон») электризовался, то есть приобрел свойства притягивать легкие предметы.

Этот вид электричества сейчас называют статическим, и он нашел себе широкое применение, в том числе в системах очистки газов на электростанциях. Но в Древней Греции ему не нашлось применения и, если бы Фалес Милетский не оставил после себя записей о своих экспериментах, мы бы никогда не узнали, кто был тот первый мыслитель, заостривший свое внимание на виде энергии, являющейся едва ли не самой чистой среди всех, с которыми мы знакомы по настоящий день. Ею также наиболее удобно управлять.

Сам термин «электричество» – то есть «янтарность» – ввел в употребление Уильям Гилберт в 1600 году. С этого времени с электричеством начинают широко экспериментировать, пытаясь разгадать его природу.

Как результат, с 1600 по 1747 годы последовала череда увлекательных открытий и появилась первая теория электричества, созданная американцем Бенджамином Франклином. Он ввел понятие положительного и отрицательного заряда, изобрел молниеотвод и с его помощью доказал электрическую природу молний.

Далее в 1785 происходит открытие закона Кулона, а в 1800 году итальянец Вольта изобретает гальванический элемент (первый источник постоянного тока, предшественник нынешних батарей и аккумуляторов), представлявший собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделённых смоченной в подсоленной воде бумагой. С появлением этого, стабильного по тем временам, источника электричества новые и важнейшие открытия быстро следуют одно за другим.

Майкл Фарадей, читающий рождественскую лекцию в Королевском институте. Фрагмент литографии, Фото: republic.ru

В 1820 году датский физик Эрстед обнаружил электромагнитное взаимодействие: замыкая и размыкая цепь с постоянным током, он заметил цикличные колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. А в 1821 году французский физик Ампер открыл, что вокруг проводника с переменным электрическим током образуется переменное электромагнитное поле. Это позволило уже Майклу Фарадею в 1831 году открыть электромагнитную индукцию, описать уравнениями электрическое и магнитное поле и создать первый электрогенератор переменного тока. Фарадей вдвигал катушку с проводом в намагниченный сердечник и в результате в обмотке катушки появлялся электрический ток. Фарадей также придумал первый электродвигатель – проводник с электрическим током, вращающийся вокруг постоянного магнита.

Всех участников «гонки за электричеством» невозможно упомянуть в этой статье, но результатом их усилий явилась доказуемая экспериментом теория, детально описывающая электричество и магнетизм, в соответствии с которой мы производим сейчас всё, что требует электричества для своего функционирования.

Постоянный или переменный ток?

В конце 1880-х годов, еще до появления мировых стандартов на производство, распределение и потребление промышленной электроэнергии, разразилась битва между сторонниками использования постоянного и переменного тока. Во главе противостоящих друг другу армий встали Тесла и Эдисон.

Оба были талантливыми изобретателями. Разве что Эдисон обладал куда более развитыми способностями к бизнесу и к моменту начала «войны» успел запатентовать множество технических решений, в которых использовался постоянный ток (в то время в США постоянный ток являлся стандартом по умолчанию; постоянным называется ток, направление которого не меняется по времени).

Но была одна проблема: в те времена постоянный ток было очень трудно трансформировать в более высокое или низкое напряжение. Ведь если сегодня мы получаем электроэнергию напряжением 240 вольт, а наш телефон требует 5 вольт, мы втыкаем в розетку универсальную коробочку, которая преобразует что угодно во что угодно в нужном нам диапазоне, используя современные транзисторы, управляемые крошечными логическими схемами с изощренным программным обеспечением. А что можно было сделать тогда, когда до изобретения самых примитивных транзисторов оставалось еще 70 лет? И если по условиям электрических потерь требовалось повысить напряжение до 100’000 вольт, чтобы доставить электроэнергию на расстояние 100 или 200 километров, любые столбы Вольта и примитивные генераторы постоянного тока оказывались бессильны.

Понимая это, Тесла выступал за переменный ток, трансформация которого в любые уровни напряжения не представляла труда и в те времена (переменным считается ток, величина и направление которого периодически меняются со временем даже при неизменном сопротивлении этому току; при частоте сети 50Гц это происходит 50 раз в секунду). Эдисон же, не желая терять патентные отчисления себе, развернул кампанию по дискредитации переменного тока. Он уверял, что этот вид тока особо опасен для всего живого, и в доказательство публично убивал бродячих кошек и собак, прикладывая к ним электроды, соединенные с источником переменного тока.

Эдисон проиграл битву, когда Тесла предложил за 399’000 долларов осветить весь город Буффало против предложения Эдисона сделать то же за 554’000 долларов. В день, когда город осветился электричеством, полученным от станции, расположенной у Ниагарского водопада и вырабатывающей именно переменный ток, компания General Electric выкинула постоянный ток из рассмотрения в своих будущих бизнес-проектах, полностью поддержав своим влиянием и деньгами переменный ток.

Томас Эдисон (США), Рис.: cdn.redshift.autodesk.com

Может показаться, что переменный ток навсегда завоевал мир. Однако у него имеются наследственные болячки, растущие из самого факта переменности. Прежде всего это электрические потери, связанные с потерями в индуктивной составляющей проводов ЛЭП, которые используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Эти потери в 10-20 раз превышают возможные потери в тех же самых ЛЭП в случае протекания по ним постоянного тока. Плюс сказывается повышенная сложность синхронизации узлов энергосистемы (для пущего понимания, скажем, отдельных городов), ведь для этого требуется не только выровнять напряжения узлов, но и их фазу, ибо переменный ток представляет собой волну синусоиды.

Отсюда видна и значительно большая приверженность к «качаниям» узлов по отношению к друг другу, когда напряжение-частота начинают меняться вверх-вниз, на что обычный потребитель обращает внимание, когда у него в квартире мигает свет. Обычно это предвестник конца совместной работы узлов: связи между ними рвутся и какие-то узлы оказываются с дефицитом энергии, что ведет к снижению в них частоты (т.е. к снижению скорости вращения тех же электродвигателей и вентиляторов), а какие-то с избытком энергии, приводящем к опасному повышению напряжения по всему узлу, включая наши розетки с подключенными к ним устройствам. А при достаточно большой длине ЛЭП, что, к примеру, критично для РФ, начинают проявляться и другие портящие настроение электрикам эффекты. Не вдаваясь в детали, можно указать, что передавать электроэнергию переменного тока по проводам на сверхдальние расстояния становится трудно, а иногда и невозможно. Для сведения, длина волны частотой 50 Гц составляет 6000 км, и при приближении к половине этой длины – 3000 км – начинают сказываться эффекты бегущих и стоячих волн плюс эффекты, связанные с резонансом.

Эти эффекты отсутствуют при использовании постоянного тока. А значит, повышается стабильность работы энергосистемы в целом. Принимая это во внимание, а также то, что компьютеры, светодиоды, солнечные панели, аккумуляторы и многое другое используют для своей работы именно постоянный ток, можно заключить: война с постоянным током еще не проиграна. Современным преобразователям постоянного тока на любые используемые сегодня мощности и напряжения осталось совсем немного, чтобы сравняться в цене с привычными человечеству трансформаторами переменного тока. После чего, видимо, начнется триумфальное шествие по планете уже постоянного тока.

Фото: itc.ua

КАК ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Верходанов И.А. 1

Литвиновская Н.Ю. 1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Электричество имеет большое значение в нашей жизни. Почти все, что нас окружает, работает на электричестве. Например, бытовая техника у нас дома: телевизоры, стиральные машины, холодильники, компьютеры, лампочки для освещения. На улице за счет электрического тока ездят троллейбусы, трамваи, электрички, и, даже машины, используют электричество для управления и освещения дороги фарами. На заводах на электричестве работают станки, печи и другие сложные механизмы.

Так откуда же берется электричество, которое поступает к нам в дом по проводам?

В своей работе я изучу, как вырабатывается электричество на электростанциях: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Как по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, электричество направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.

В экспериментальной части докажу, как «маленький» генератор вырабатывает ток, которого будет достаточно для освещения домика.

Тема «Как получают электричество» мне особенно интересна, потому что, чтобы изготовить макеты, надо паять настоящие схемы.

Цель исследования: изучение возникновения электричества.

Задачи исследования:

Изучить, как появляется электричество за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа.
Понять, как устроен генератор, который вырабатывает электричество.
Рассмотреть, как устроена батарейка (переносной источник энергии).
Провести эксперименты: подключить игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. Затем, таким же образом включить вентилятор.
Изготовить самодельную батарейку из соленой воды и металлических пластинок.

Содержание работы:

Первое, что необходимо сделать: проанализировать учебную литературу. Из нее я узнал следующее: Электричество вырабатывается на электростанциях, затем по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.

Электростанции

Электричество вырабатывается на электростанциях за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа в электрическую энергию (рис.1).

а б

в г

Рис.1 Электростанции: а – теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), б — атомная электростанция, в – гидроэлектростанция, г – ветроэлектростанции.

Теплоэлектроцентраль (рис.1а), одна из самых распространенных станций, дает городу не только электричество, но и тепло для отопления домов зимой. Таких станций построено очень много. Как она работает? В большой печке сжигают газ, тот самый газ, на котором мы готовим еду в кухне, см. схему на рис.2. Газ нагревает котел с водой. Вода, нагреваясь, превращается в пар. Пар вращает турбину, а она в свою очередь вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. Дым от сгоревшего газа выходит в трубу, а пар охлаждаясь в градирне, превращаясь обратно в воду, возвращается в котел. Зимой эта горячая вода направляется в наши дома, для отопления квартир. Теперь мы видим, что механическая энергия вращения, превращается в электрическую энергию, в генераторе . [1, 4]

Рис.2. Схема работы ТЭЦ

Атомная электростанция (АЭС) сложнее предыдущей электростанции, см. рис.1б. Их меньше у нас в стране. Все дело в том, что в них не сжигают газ, а используют тепло от ядерной реакции (рис. 3). Получение такой ядерной энергии очень сложный процесс. На АЭС внутри реактора циркулирует обычная вода, очищенная от всех примесей. Реактор запускается, когда из его активной зоны извлекаются стержни, поглощающие нейтроны. Во время цепной реакции высвобождается большая тепловая энергия. Вода, циркулируя через активную зону, омывая топливные элементы, нагревается до 320 ⁰С. Проходя внутри теплообменных трубок парогенератора, вода первого контура отдает тепло воде второго контура, не соприкасаясь с ней, что исключает попадание радиоактивных веществ за пределы реакторного зала. В остальном схема точно такая же, как и предыдущая. Вода второго контура превращается в пар. Пар с бешеной скоростью вращает турбину, а турбина приводит в движение электрогенератор, который вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город [1, 4].

Рис. 3 Схема работы АЭС

Гидроэлектростанция есть у нас в Перми (рис.1-в). В таких электростанциях используют энергию падающей воды. Для этого — строят поперек реки плотину. С ее высоты вода падает вниз и вращает турбину, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. Схема работы гидроэлектростанции показана на рис.4 [1, 4].

Рис. 4 Схема работы гидроэлектростанции

Ветроэлектростанции используют энергию ветра (рис.1-г). Такие электростанции не очень мощные. Ветер вращает лопасти вентилятора, похожие на лопасти самолета, только очень большие. А они уже вращают генератор (рис.5) [4].

Рис. 5 Схема работы ветроэлектростанции

Есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и в них нет генератора. Это солнечные электростанции [4]. Энергия солнечного света преобразуется в электрическую в солнечных панелях, изготовленных из специального материала, который под воздействием солнечной энергии начинает вырабатывать электрический ток (рис.6).

Рис. 6 Схема работы солнечной электростанции

Устройство генератора

Так как же устроен генератор, который вырабатывает электричество?

Все мы знаем, что такое магнит, любой с ним сталкивался и играл. Магнит притягивает к себе металлические предметы. Магниты бывают разные: большие и маленькие, сильные и слабые [1].

Если в магнитное поле поместить рамку, сделанную из электрического провода, закрепить ее так, чтобы можно было вращать за ручку, то получится простейший генератор [1, 3]. Если вращать рамку, в ней возникнет электрический ток. И, если ток будет достаточно мощный, то им можно будет зажечь электрическую лампочку (рис.7). В настоящих генераторах используют вместо рамки очень длинный провод, намотанный на специальные катушки и за счет этого, генераторы получаются очень мощные.

Рис.7 Схема устройства генератора

Но что будет, если к генератору подвести электрический ток?

Если к генератору подвести электрический ток, то рамка начнет сама вращаться, то есть произойдет обратный эффект (рис.8). Такие устройства называются электродвигатели [1, 3]. Они так же бываю большими и маленькими, мощными и слабыми.

Рис.8 Схема устройства двигателя

Что делать, если источник энергии нужен переносной, а не связанный с розеткой проводами? Для этого существуют, всем нам знакомые, батарейки.

Батарейки

Батарейка — это, емкость в которой происходит химическая реакция. Самая простая батарейка состоит из цинкового стаканчика, графитового стержня и электролита между ними (рис.9).

Рис.9 Устройство батарейки

В процессе использования батарейки, химическая реакция разрушает ее изнутри и батарейка «садится», то есть разряжается. Чем больше мы нагружаем батарейку, тем сильнее химическая реакция и тем быстрее она разрядится [1, 2].

Самую простую батарейку можно изготовить дома [2]. Для этого необходимо взять два разных «металла»: гвоздик и монетка — это будут электроды (рис.10), а в качестве электролита можно использовать лимон.

Рис.10 Самодельная батарейка

Но надо учесть, что такая батарейка будет очень слабая и ее не хватит даже для того, чтобы загорелась лампочка. То, что электричество появилось, мы видим только на приборе, который называется вольтметр.

Еще самодельную батарейку можно изготовить из соленой воды и металлических пластинок (рис.11). Ее устройство очень простое. Имеется три баночки, наполненные простой соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленных из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая — цинком.

Рис. 11 Самодельная батарейка

Вот такую батарейку я и продемонстрирую в экспериментальной части моей работы. А также проведу другие эксперименты: подключу игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. И докажу следующее: механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, в генераторе.

Экспериментальная часть:

В первом эксперименте я подключу игрушечный домик к маленькой электростанции (рис. 12). Буду вращать ручку, и маленький генератор будет вырабатывать ток, которого хватит, чтобы в домике заработало освещение.

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 90х170 мм, 70х165 мм, розетка, механизм от фонарика, провода, вилка, лампочки (5 шт.), клей.

Рис. 12 Первый эксперимент

Во втором эксперименте я подключу к электростанции вентилятор (рис.13). Мы увидим, как механическая энергии вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения.

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель.

Рис.13 Второй эксперимент

В третьем эксперименте я подключу к батарейкам, по-очереди, все тот же домик и вентилятор (рис. 14-а,-б).

Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, 90х170 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель, лампочки (5 шт.), батарейки.

а б

Рис.14 Третий эксперимент

В следующем – четвертом эксперименте я продемонстрирую самодельную батарейку (рис.15-а). Берем баночки заполненные соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленные из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая цинком.

Материалы для изготовления макета: картон Ø 20 мм, часовой механизм, лампочка (1 шт.), провода, три баночки с соленой водой, деревянная фанерка 75х330 мм для основания, медные и цинковые пластинки длиной 75 мм, клей.

а б

Рис. 15 Четвертый эксперимент

Энергии этих трех батареек хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы (рис.15-б).

Выводы

В своей работе я рассмотрел, как работают: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Схема работы ТЭЦ и АЭС в целом похожи: нагревается котел с водой, вода превращается в пар. Пар вращает турбину, а турбина вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. В одном случае сжигают газ, а, во втором — используют тепло от ядерной реакции. В гидроэлектростанциях используют энергию падающей воды для вращения турбины, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. В ветроэлектростанциях ветер вращает лопасти вентилятора, а они уже вращают генератор.

Во всех электростанциях реализуется следующее: механическая энергия вращения превращается в электрическую энергию, в генераторе. Но есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и, в них нет генератора. Это — солнечные батареи. Они изготовлены из специального материала, и, под воздействием солнца вырабатывают электрический ток.

Далее в работе я рассмотрел устройство батарейки — переносного источника энергии. И как можно самую простую батарейку изготовить дома.

В практической части я провел несколько экспериментов. В первом эксперименте подключил игрушечный домик к «маленькой электростанции». «Маленький» генератор вырабатывает ток, которого достаточно для включения в доме электричества. Во втором — подключил к электростанции вентилятор. Механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения. В третьем эксперименте я подключил к батарейкам, по очереди, все тот же домик и вентилятор. В четвертом эксперименте я продемонстрировал самодельную батарейку. В каждую из трех баночек с соленой водой опустил по два электрода, изготовленные из металлических пластинок из меди и цинка.

В проведенных двух экспериментах, я подтвердил и наглядно продемонстрировал следующее: механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую. А также изготовил самодельную батарейку, энергии которой хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы.

Но, у меня остались вопросы, на которые мне предстоит найти ответы:

Как протекает ядерная реакция? Какие АЭС есть у нас в стране? А еще мне интересно почему произошла авария в Чернобыле.

О, сколько нам открытий чудных

Готовит просвещенья дух,

И опыт – сын ошибок трудных,

И гений, парадоксов друг.

А.С. Пушкин

Список литературы

1 Ю.И. Дик, В. А. Ильин, Д.А. Исаев и др. /Физика: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / Издательство «Дрофа», 2000 год.

2 «Энциклопедия для детей от А до Я» / Издательство «Махаон», Москва, 2010.

3 А.А. Бахметьев/ Электронный конструктор «Знаток»/ Практические занятия по физике. 8, 9, 10, 11 классы.// Москва, 2005 год.

4 Получение и использование электрической энергии: [электронный ресурс] // Мир знаний. URL: http://mirznanii.com/info/id-9244

Просмотров работы: 9379

Электричество для детей — что такое электричество и откуда оно берется?

Представьте, вы с ребенком собрались просмотреть мультфильм или познавательную передачу, улеглись на диван и вдруг ваше чадо спрашивает: «А от чего работает телевизор/телефон/планшет?» Вроде бы ответ простой — от электричества, но не нужно быть Нострадамусом, чтобы предугадать следующий вопрос, который поступит от ребенка: «А откуда берется электричество?» И здесь у многих родителей наступает ступор, в особенности у тех, кто не заканчивал физмат, и их профессия никоим образом не связана с этим направлением.

Конечно, можно ответить так же просто, как и на предыдущий вопрос: «Электричество берется из розетки». Но чтобы ваш ребенок получил полный и раскрытый ответ, причем доступным и понятным языком, без заумных формул и определений, которыми написана большая часть учебников по физике, мы предлагаем задержаться на этой странице и прочитать, возможно, не новую, но полезную и познавательную информацию.

Что такое электричество?

Само слово «электричество», а точнее, «электрическая» сила появилось более 2000 лет назад в Древней Греции. Люди заметили, что если потереть янтарь о шерсть, то камень начинает притягивать к себе различные предметы небольшого размера. Янтарь на древнегреческом языке именовался «электроном», отсюда и произошло само название.

Но дальше простых экспериментов со статическим электричеством у Древних Греков изучение загадочного феномена не продвинулось. А раскрывать сущность всего явления стали намного позже. Ученые выяснили, что окружающие предметы состоят из элементарных частиц: протонов и электронов. Эти два вида частичек имеют электрический заряд: у электрона он отрицательный, а вот у протона — положительный. Притягиваясь друг к другу, они тесно взаимодействуют и в зависимости от количества протонов и электронов образуют атомы разных материй.

Сами протоны располагаются в ядре атома, а вот электроны вращаются возле них по кругу. Атомы с количеством протонов равным числу электронов имеют нулевой заряд. Например, если камень янтаря лежит сам по себе, и его никто не трогает, то его атомы также имеют нулевой заряд. Но стоит потереть атомы янтаря об атомы шерсти, как электроны из шерсти мигом переберутся на янтарные, и их «переизбыток» сделает заряд отрицательным. Такой камушек с «новой силой» и начинает притягивать к себе мелкие предметы с нулевым или положительным зарядом, а если у предмета будет отрицательный заряд — он их оттолкнет.

Электрический ток — организованный отряд электронов

Но каким образом электричество живет в розетке, если все настолько рассеянно в этой схеме?

Почти все атомы могут терять и хватать электроны. Так, если у одних их будет избыток, а у других —недостаток, то направляемые электрическими силами электроны устремятся туда, где их не хватает. Вот этот поток и называется электрическим током.

Среди привычных нам понятий электрический ток похож на реку, которая, разливаясь на множество ответвлений, питает электроприборы. Но перед тем, как направить этот поток отрицательно заряженных частиц, их нужно откуда-то взять?

Над этим вопросом бились лучшие умы прошлого тысячелетия, но первым смог сделать прорыв итальянский ученый — Алессандро Вольта, который в 1800 году изобрел первую батарею, получившую название «Вольтов столб», тем самым подарив миру надежный источник постоянной электроэнергии. В благодарность за такое открытие фамилия ученого была увековечена, и с того времени напряжение тока измеряется в вольтах.

Откуда берется электричество?

Несмотря на то, что «Вольтов столб» и совершил прорыв в науке того времени, за последующие 200 лет была сделана уйма более глобальных открытий и выявлено множество способов добывать электрический ток, для которых построены огромные сооружения и используются новейшие технологии! А теперь по порядку.

ТЭС — тепловая электростанция

Для выработки тока на ТЭС установлен турбоэлектрогенератор, состоящий из:

неподвижной части — статора в виде двухполярного магнита;
вращающегося ротора, который обмотан медной проволокой, так как этот металл считается наилучшим и наиболее доступным проводником.

Беспрерывное вращение магнита постоянно меняет полярность (полюса) отчего электроны в проволоке приходят в движение, как в примере с янтарем и шерстью, только в больших масштабах. Но чтобы весь этот механизм работал и вырабатывалось электричество, «что-то» должно крутить огромную турбину. Для этой цели на ТЭС установлены огромные котлы, которые нагревают воду до 450 ℃, отчего она превращается в пар. Далее под высоким давлением пар поступает из котла на лопасти, закрепленные к ротору, и запускает его в работу с невероятной скоростью — 3000 оборотов в минуту!

АЭС — атомная электростанция

Здесь так же, как и в ТЭС, установлен турбоэлектрогенератор, но вот за нагрев воды отвечает очень опасный, но энергоэффективный Уран-235. Чтобы он выделил тепло, на АЭС построены огромные ядерные реакторы, в которых Уран-235 распадается на мелкие частички, отчего и вырабатывается большое количество энергии, используемой для нагрева воды до состояния пара и запуска турбоэлектрогенератора.

ГЭС — гидроэлектростанция

Более безопасный, но не менее эффективный способ получения энергии. Хотя для него и потребуется соорудить целую цепь гидротехнических сооружений, чтобы создать необходимый напор воды для обеспечения работы турбин электрогенератора. А далее принцип, как и в предыдущих двух электростанциях: крутится ротор и вырабатывается электричество.

Ветряные станции

Выглядят они величественно и красиво, да и с помощью силы ветра еще в древности запускали в работу огромные механизмы, такие как ветряные мельницы.

В современном мире решили усовершенствовать этот механизм и использовать для преобразования механической энергии в электрическую. Принцип следующий: ветер толкает огромные лопасти, которые запускают в работу ротор генератора, а он уже, как мы знаем на примере первых трех электростанций, и вырабатывает ток.

Но таким способом при помощи одного ветрогенератора не обеспечишь электричеством даже небольшой городок, поэтому и устанавливается целая сеть огромных механизмов, состоящая из 100 и более единиц.

Немного истории

Первая в мире электростанция для общественного пользования «Перл Стрит» была построена в Нью-Йорке в 1882 году. Ее спроектировал и установил не кто иной, как Томас Эдисон. И даже не брал плату за пользование вырабатываемой электроэнергией, пока весь механизм не заработал слаженно и без перебоев.

Но «прабабушка» всех станций могла зажечь только 10000 ламп, хотя и по тем временам это было чем-то сверхъестественным. В то же время современные электростанции вырабатывают в тысячи раз больше, обеспечивая электрическим током города с населением в 100000 человек!

Как электрический ток поступает в дома?

После того, как электростанции выработают ток, он по кабелю попадает на распределительную подстанцию для измерения и преобразования. Там же установленные трансформаторы повышают напряжение до 10000 вольт. Благодаря такому напряжению ток с минимальными потерями передается на дальние расстояния с невероятной скоростью, составляющей до 3000 км в секунду!

Потом ток поступает на понижающую подстанцию, где трансформаторы уменьшают напряжение до 220 вольт — стандарт, принятый в РФ. И далее электричество направляется на распределительные сети города, а оттуда — к вам в дом и квартиру. Вот такой непростой путь он проделывает, чтобы зарядить наш телефон, зажечь лампочку или заставить работать холодильник.

Как ток заставляет работать электроприборы?

Но как же у тока получается запустить в работу электрические устройства? Для наглядного понимания возьмем за основу обычную лампу накаливания и вернемся к нашим маленьким частицам.

Когда электроны с невероятной скоростью проходят по спирали лампочки, они постоянно наталкиваются на атомы металла, из которых состоит спираль. Атомы раскачиваются, и их температура сильно поднимается. Таким образом, электрический ток нагревает спираль лампы до 3000 градусов, отчего она начинает светиться. Именно поэтому для спирали не подходит использование любого металла, потому что он просто будет плавиться из-за высокой температуры.

В современных устройствах — мобильных телефонах, телевизорах, микроволновых печах — задействованы более сложные схемы, но принцип остается таким же: из-за быстрого потока частиц атомы проводников нагреваются, отчего и выделяют энергию и запускают в работу приборы.

Не только друг, но и враг!

Конечно же, электричество — важное и незаменимое изобретение для всего человечества. С его помощью люди:

сделали и ежедневно делают уйму открытий;
лечат смертельные в прошлом болезни;
ездят на электротранспорте, не загрязняя окружающую среду выхлопными газами;
могут путешествовать по миру, узнавать и видеть достопримечательности не выходя из дома!

Всей пользы электричества просто не описать в одной статье!

Но при всем этом ток может быть и опасным и в долю секунды забрать жизнь любого живого существа.

Кстати, любопытный факт. Птицы, которые сидят на высоковольтных проводах, не получают разряда из-за того, что принимают такое же напряжение, как и в самом кабеле. Дело в том, что они сидят только на одной фазе, но если вдруг хвостом или другой частью тела птица коснется земли, столба или другого провода, то ток сразу же ее ударит.

Правила безопасного обращения с электричеством для детей

Маленькие дети не понимают всей опасности обращения с электричеством. Конечно, речь сейчас идет не об игрушках, питающихся от батареек напряжением в 12 вольт, а об опасном и сильном «звере», живущем в розетках. Поэтому малышей нельзя оставлять вблизи розеток без специальных заглушек, да еще и без родительского присмотра.

Для более взрослых детей стоит провести беседу и объяснить следующие правила. Нельзя:

Ставить или вешать посторонние предметы на провод прибора.
Закручивать кабель в узлы.
Пользоваться грязным проводом.
Использовать электроприбор вблизи источников тепла: батарей, плит, духовых шкафов и т. п.
Включать несколько мощных устройств одновременно в одну розетку. Покажите ребенку, где и как можно посмотреть мощность, или сами заранее составьте список, что с чем можно включать, а что — нет.
Использовать или пытаться починить сломанный электроприбор, в том числе если нарушена изоляция (целостность) кабеля, повреждена вилка и т. п.
Браться мокрыми руками за прибор или кабель.
Тянуть за шнур (нужно выключать прибор из розетки, держась за вилку).

Также могут возникнуть непредвиденные ситуации:

искры из розетки;
дым от кабеля или прибора;
запах гари и т. п.

На этот случай необходимо показать ребенку, где находится электрический щиток и как его выключить, и объяснить, что после отключения электричества нужно обязательно позвонить кому-то из взрослых.

И в заключение

Мы живем в прекрасное время, когда с помощью электричества создаются невероятные вещи, делающие нашу жизнь комфортной и безопасной. Чтобы оставить нам этот бесценный дар, многие ученые положили десятилетия своей жизни на его изучение. А с нашей стороны требуется всего лишь малость — научить детей правилам обращения с электричеством и подать им правильный пример, чтобы все труды лучших умов были использованы лишь на благо человечества!

Курсы по физике для детей 7-14 лет

Обучаем физике и естественным наукам в увлекательном игровом формате.

узнать подробнее

5 минут об электричестве в человеке

Всем привет, я Маша Осетрова, и сегодня я немного расскажу вам про электричество в теле человека.

Сюжет о Викторе Франкенштейне, создавшем монстра из неживой материи, идейно восходит к проведенным в XVIII веке опытам Луиджи Гальвани, который заставил мышцы лягушки сокращаться под действием электрического тока. Его эксперименты вдохновили многих исследователей на изучение функций электричества в теле живых существ. На сегодняшний день ученые сильно продвинулись в этой области: придумали обезболивающие, выяснили, что заставляет наше сердце биться, что происходит в голове у влюбленных и многое другое.

Между электричеством нашего организм, и электричеством, которое обеспечивает наши дома, есть два фундаментальных различия. Электричество из розетки представляет собой поток электронов. В отличие от этого практически все токи в живых существах являются потоками ионов — атомов, имеющих электрический заряд. Токи в нашем организме связаны с пятью типами частиц: четырьмя положительными ионами — натрия, калия, кальция и водорода — и одним отрицательным хлорид-аниона.

Второе важное различие связано с направлением движения частиц. Ток в электрической цепи течет вдоль проводника, в то время как распространению электрического импульса по нейрону способствует движение ионов в перпендикулярном направлении.

В книге «Искра жизни» Фрэнсис Эшкрофт собрала воедино имеющиеся на сегодняшний день знания об электрических токах в организме человека и процессах на клеточном и молекулярном уровне, управляющих передачей электрических импульсов.

В состоянии покоя на мембране всех клеток существует разность потенциалов в 70 мВ, которую также называют потенциалом покоя. Изменение этого потенциала возможно при проходе заряженных частиц через мембрану внутрь и наружу клетки через специальные шлюзы — ионные каналы.

Для управления ионными каналами соседей нервные клетки выпускают в синаптическую щель — место контакта нейронов — специальные вещества, нейромедиаторы. Они специфично взаимодействуют с ионными каналами в мембране целевой клетки, подходя к определенному типу каналов как ключ к замку. В результате взаимодействия канал открывается, пропуская через себя ионы внутрь или наружу клетки. Направление движения частиц при этом зависит от концентрации ионов и распределения зарядов.

В состоянии покоя потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы клеток нервной и мышечной ткани находятся в закрытом состоянии под действием потенциала покоя. Они открываются только тогда, когда потенциал смещается в положительную сторону: когда это происходит, генерируется нервный импульс.

Хотя потенциально нервные волокна могут проводить импульсы в любую сторону, обычно они передают их только в одном направлении. Двигательные нервы передают сигнал от головного и спинного мозга к мышцам для управления их сокращением, а чувствительные нервы передают информацию в обратном направлении — от органов чувств к головному мозгу.

Поддержание клеток в поляризованном состоянии жизненно важно для организма и крайне энергозатратно. Один лишь мозг использует около 10% вдыхаемого кислорода для поддержания работы натриевого насоса и подзарядки аккумуляторов нервных клеток.

Наибольшее значение для генерации нервного импульса имеют калиевые и натриевые каналы. Это подчеркивает тот факт, что яды пауков, моллюсков, актиний, лягушек, змей, скорпионов и множества других экзотических существ воздействуют именно на них и, таким образом, нарушают функционирование нервов и мышц. Многие токсины крайне специфичны и нацелены на какой-нибудь один вид ионных каналов.

Разные яды имеют разный механизм действия: некоторые из них закупоривают ионные поры, а некоторые выступают в роли «распора», фиксируя канал в открытом состоянии. Это приводит к тому, что результатом проникновения в организм одних токсинов является паралич, а других — чрезмерное возбуждение, вызывающее судороги.

К примеру, яд тетродотоксин, содержащийся во внутренностях иглобрюха, которого японцы называют «рыба фугу», обладает специфичностью к натриевым каналам. Прочно закупоривая ионные поры, он препятствует нормальной передаче нервных импульсов, вызывая паралич и зачастую приводя к летальному исходу. Тем не менее, гурманы со всего мира регулярно рискуют жизнью, чтобы отведать фугу: при правильном приготовлении она перестает быть ядовитой, и лишь слегка покалывает небо.

Еще один токсин, ради эффекта которого люди готовы рискнуть — ботокс, используемый в косметических целях для разглаживания морщин. Ботокс, он же ботулотоксин — яд бактерий вида Clostridium botulinum, — один из самых сильных известных природных ядов. Он препятствует сокращению мышц и постепенно приводит к смерти от удушья. В количестве, умещающемся на кончике иглы, он смертелен для взрослого человека, однако инъекции ботокса под кожу в ничтожных концентрациях способствуют избавлению от мимических морщин.

На этом все, читайте умные книги, не суйте пальцы в розетку и читайте портал «Чердак»! А в следующем выпуске я расскажу вам о том, как мы делаем ЭТО.

Анастасия Тмур

Электричество. Что это такое?

Мода для детей и искусство общения

Мастерская Эдисонов

Электричество было известно людям с самых давних времен. Правда практически измерять электричество человек научился только в начале 19 века. Потом понадобилось еще 70 лет до того момента, когда в 1872 году русский ученый А.Н.Лодыгин изобрел первую в мире электрическую лампочку накаливания. Но знания о таком явлении как электричество были у людей уже много тысяч лет назад. Ведь ещё древний человек заметил удивительное свойство натертой янтарём шерсти притягивать нитки, пыль и другие мелкие предметы. Гораздо позже данное свойство было замечено и за другими веществами, такими как сера, сургуч и стекло. И по причине того, что «янтарь» по-гречески звучал как «электрон», эти свойства начали называться электрическими.

А причина возникновения электричества заключается в том, что при трении заряд делится на положительные и отрицательные заряды. Соответственно, заряды с одним знаком отталкиваются друг от друга, а с разными – притягиваются. Двигаясь по металлической проволоке, которая является проводником, эти заряды и создают электричество.
Без электричества в наше время просто невозможно представить нормальную цивилизованную жизнь. Оно светит, греет, даёт нам возможность общаться на огромных расстояниях друг от друга и т. п. Электрический ток приводит в действие самые различные агрегаты и приборы – от маленького будильника до огромного прокатного стана. Поэтому если представить, что однажды электричество может исчезнуть одновременно на всей планете, жизнь человека резко изменит свое направление. Мы уже не можем обходиться без электрического тока, ведь он питает и заставляет работать практически все механизмы и приборы, придуманные человеком. И если посмотреть вокруг себя, то можно увидеть, что в любой квартире, хотя бы в одну из розеток будет воткнута штепсельная вилка, от которой идет провод в магнитофон, телевизор, микроволновую печь или в другие приборы, которые мы ежедневно используем дома или на работе.
Сегодня без электричества не сможет прожить ни одна цивилизованная страна. Каким же образом добывается такое огромное количество электроэнергии, которое может обеспечить потребности миллиардов людей, живущих на Земле?
Для этих целей созданы электростанции. На них при помощи генераторов и создаётся электроэнергия, которая затем передаётся на огромные расстояния по линиям электропередач. Электростанции бывают разных видов. Одни для получения электричества используют энергию воды, они называются гидроэлектростанции. Другие получают энергию от сгорания топлива (газа, дизельного топлива или угля). Это тепловые электростанции, которые вырабатывают не только электрический ток, но и могут одновременно нагревать воду, которая затем поступает в отопительные трубы, греющие помещения домов или цехов заводов. А есть ещё атомные электростанции, ветровые, приливные, солнечные и многие другие.
В гидроэлектростанции (ГЭС) поток воды вращает турбины генератора, который вырабатывает электроэнергию. В тепловых электростанциях (ТЭС) эта обязанность возложена на водяной пар, который образуется в результате нагрева воды от сгорания топлива. Водяной пар под очень большим давлением врывается в турбины генератора, где расположено множество вертящихся частей снабженных специальными лепестками, напоминающими пропеллеры самолета. Пар, проходя через лепестки, вращает рабочие агрегаты генератора, благодаря чему и вырабатывается электрический ток.
Похожий принцип используется и в атомной электростанции (АЭС), только там топливом служат радиоактивные материалы – уран и плутоний. Благодаря особым свойствам урана и плутония они выделяют очень большое количество тепла, которое используется для нагрева воды и добывания водяного пара. Потом нагретый пар поступает в турбину и происходит выработка электрического тока. Интересно, что всего десять граммов подобного топлива заменяет целый вагон угля.

В основном электростанции не работают сами по себе. Они связаны между собой линиями электропередач. С их помощью электроэнергия направляется туда, где она больше всего нужна. Линии электропередач протянулись по всей нашей необъятной стране, поэтому тот ток, который мы используем у себя дома может вырабатываться очень далеко, за сотни километров от нашей квартиры. Но где бы ни стояла электростанция, благодаря линиям электропередачи каждый человек сможет воткнуть вилку и розетку и включить любой необходимый ему прибор или устройство.

Как производится электричество? | Как работает электричество?

Какие источники питания зеленые?

Энергия, вырабатываемая из возобновляемых источников, таких как гидро-, ветровая, солнечная и геотермальная энергия, является зеленой. В отличие от ископаемого топлива эти источники энергии не истощают природные ресурсы. Они также являются более чистыми источниками энергии, которые не загрязняют окружающую среду выбросами углерода.

Хотя возобновляемые источники энергии лучше для здоровья нашей планеты, они обычно стоят больше, чем другие источники энергии, поэтому большая часть нашей электроэнергии не вырабатывается из зеленых источников.

Продукт JustGreen Power компании

Just Energy позволяет гарантировать, что до 100% потребляемой вами электроэнергии вырабатывается из возобновляемых источников.

Узнать больше
Ежегодное раскрытие экологической информации
Ежеквартальное раскрытие экологической информации

Хотя варианты зеленой энергии Just Energy доступны на большинстве рынков, которые мы обслуживаем, они пока доступны не на всех наших рынках. Посмотрите, на каких рынках мы в настоящее время предлагаем варианты зеленой энергии.

Хотите узнать больше об электричестве? Ознакомьтесь с нашей серией обучающих статей с часто задаваемыми вопросами об электричестве.

Раскрытие экологической информации

Заявление об охране окружающей среды штата Иллинойс
Заявление об охране окружающей среды штата Делавэр

Источники: «Электричество — вторичный источник энергии». Университет Лихай,

1. «Электроэнергия — вторичный источник энергии». Университет Лихай, http://www.ei.lehigh.edu/learners/energy/readings/electricity.pdf

2. «Наука об электричестве». Факторы, влияющие на цены на бензин — объяснение энергии, ваше руководство по пониманию энергетики — Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/the-science-of-electricity.php

3. «Уголь и электричество». Всемирная угольная ассоциация, 17 апреля 2018 г., www.worldcoal.org/coal/uses-coal/coal-electricity

4. «Как электроэнергия доставляется потребителям». Факторы, влияющие на цены на бензин — объяснение энергии, ваш путеводитель по энергетике — Управление энергетической информации, www.eia.gov/energyexplained/electricity/delivery-to-consumers.php

5. Перлман, Ховард и Геологическая служба США. «Гидроэнергетика: как это работает». Адгезионные и когезионные свойства воды, Школа водных наук Геологической службы США, water.usgs.gov/edu/hyhowworks.html.

6. «Электросчетчики». Министерство энергетики, www.energy.gov/energysaver/appliances-and-electronics/electric-meters.

Как производится электричество | Endesa

Гидроэнергетика

Исследование НАСА утверждает, что происхождение жизни может быть найдено в электричестве, вырабатываемом естественным путем на морском дне около 4000 миллионов лет назад.Вода и движение — это источник жизни и, следовательно, источник энергии.

Наши предки знали это и использовали течения в реках для перемещения больших мельниц. Более совершенные версии этих водяных мельниц используются на гидроэлектростанциях. Плотина перекрывает реку бетонной стеной, затопляя территорию вокруг завода и создавая искусственное озеро. Удерживаемая вода таит в себе огромную потенциальную энергию.

Вода — одна из самых сильных и могущественных сил природы.Этот поток можно преобразовать в кинетическую энергию (энергию движущегося тела). Под действием силы тяжести вода движется вниз по серии больших труб, называемых затворами. Это заставляет лопасти турбин быстро вращаться.

Турбины поставляют механическую энергию электрогенераторам завода. Трансформатор увеличивает электрическую мощность и передает ее в электросеть, которая затем подает питание на ваш телевизор или стиральную машину.

Приливная энергия

Менее известный вариант гидроэлектрической энергии в приливной энергии.

В этой системе используется вертикальное движение морской воды, вызванное гравитационной силой луны и солнца на море. Приливы и отливы создают приливную силу.

В настоящее время существует три различных типа приливных электростанций:

Приливные плотины: построены в устьях рек, приливные плотины очень похожи на гидроэлектростанции. Они используют потенциальную энергию, генерируемую разницей в высоте между приливом и отливом .Несмотря на то, что они производят большое количество энергии, строительство и обслуживание этих объектов обходятся довольно дорого.
Генераторы приливных потоков: Приливные потоки приводят в действие серию осевых турбин , подобных ветряным турбинам, которые вырабатывают механическую энергию. Это самый простой и экономичный метод с наименьшим воздействием на природу. Поскольку не нужно строить плотину, это не меняет экосистему в море.
Динамическая приливная сила: этот метод является чисто теоретическим, так как он никогда не применялся успешно.Он объединит два метода , описанных выше. Для этого будут построены плотины у побережья и дальше к морю, создаст Т-образную структуру, которая, с одной стороны, сохранит силу приливов, а с другой — энергию отливов. .

Приливная энергия возникает из-за движения воды, вызванного циклом прилива / отлива.

Геотермальная энергия

Выйдя из воды на сушу, дайте нам знать, взгляните на геотермальную энергию, систему, которая использует тепло, накопленное внутри земли, в горячих камнях и / или горячих источниках.

Тепловая энергия, содержащаяся под нашими ногами, огромна. Если просто копать на глубину около 10 метров, мы обнаруживаем, что температура составляет около 17 ° C в год из-за тепловой инерции почвы.

Чтобы использовать эту энергию, геотермальные тепловые насосы используются для извлечения тепла из земли или передачи тепла в нее, в зависимости от того, является ли цель нагревом или охлаждением воздуха или нагреванием воды.

Один из самых точных методов — закачать жидкую воду глубоко в землю, чтобы поднять ее температуру; вода превращается в пар и возвращается на завод, неся много энергии, готовой к преобразованию в электричество.

Эту энергию можно использовать для разных целей в зависимости от характеристик источника:

Ресурсы при высоких температурах (более 150 ° C) используются для генерации света.
При температуре ниже 100 ° C используются для подачи электроэнергии в системы отопления / кондиционирования.
При очень низких температурах (менее 30 ° C) используются непосредственно для нагрева воды.

Откуда у нас электричество?

Электроэнергия необходима для современной жизни, но почти миллиард человек живет без доступа к ней.Такие проблемы, как изменение климата, загрязнение и разрушение окружающей среды, требуют, чтобы мы изменили способ производства электроэнергии.

За последнее столетие основными источниками энергии, используемыми для производства электроэнергии, были ископаемое топливо, гидроэлектроэнергия, а с 1950-х годов — ядерная энергия. Несмотря на стремительный рост возобновляемых источников энергии за последние несколько десятилетий, ископаемые виды топлива остаются доминирующими во всем мире. Их использование для производства электроэнергии продолжает расти как в абсолютном, так и в относительном выражении: в 2017 году на ископаемом топливе было произведено 64.5% мировой электроэнергии по сравнению с 61,9% в 1990 году.

Доступ к надежному электроснабжению жизненно важен для благополучия человека. В настоящее время каждый седьмой человек в мире не имеет доступа к электричеству. Таким образом, спрос на электроэнергию будет продолжать расти. В то же время выбросы парниковых газов должны резко сократиться, если мы хотим смягчить последствия изменения климата, и мы должны перейти на более чистые источники энергии, чтобы уменьшить загрязнение воздуха. Это, вероятно, потребует значительного увеличения всех низкоуглеродных источников энергии, важной частью которых является ядерная энергия.

Для достижения устойчивого мира необходимо декарбонизация всех секторов экономики, включая транспорт, тепло и промышленность. Электричество предоставляет средства для использования низкоуглеродных источников энергии, и поэтому широко распространенная электрификация рассматривается как ключевой инструмент декарбонизации секторов, традиционно работающих на ископаемом топливе. По мере того, как конечное использование электроэнергии растет, а выгоды от электричества распространяются на всех людей, спрос будет значительно расти.

Уголь, газ и нефть

Электростанции, работающие на ископаемом топливе, сжигают уголь или нефть для получения тепла, которое, в свою очередь, используется для выработки пара для привода турбин, вырабатывающих электричество.На газовых установках горячие газы приводят в действие турбину для выработки электроэнергии, в то время как газотурбинная установка с комбинированным циклом (ПГУ) также использует парогенератор для увеличения количества производимой электроэнергии. В 2017 году ископаемое топливо произвело 64,5% электроэнергии во всем мире.

Эти электростанции надежно вырабатывают электроэнергию в течение длительных периодов времени и, как правило, дешевы в строительстве. Однако при сжигании топлива на основе углерода образуется большое количество углекислого газа, что приводит к изменению климата. Эти растения также производят другие загрязнители, такие как оксиды серы и азота, которые вызывают кислотные дожди.

Электростанция Коттам в Великобритании, которая использует уголь и газ для производства электроэнергии (Изображение: EDF Energy)

Сжигание ископаемого топлива для получения энергии вызывает значительное число смертей из-за загрязнения воздуха. Например, по оценкам, только в Китае 670 000 человек умирают преждевременно — каждый год из-за использования угля.

Установкам, работающим на ископаемом топливе, требуется очень большое количество угля, нефти или газа. Во многих случаях это топливо необходимо транспортировать на большие расстояния, что может привести к потенциальным проблемам с поставками.Цена на топливо исторически была нестабильной и может резко возрасти в периоды дефицита или геополитической нестабильности, что может привести к нестабильным затратам на производство электроэнергии и повышению потребительских цен.

Гидроэнергетика

Большинство крупных гидроэлектростанций вырабатывают электроэнергию, накапливая воду в обширных резервуарах за плотинами. Вода из резервуаров проходит через турбины для выработки электроэнергии. Плотины гидроэлектростанций могут генерировать большое количество электроэнергии с низким содержанием углерода, но количество площадок, подходящих для новых крупномасштабных плотин, ограничено.Гидроэлектроэнергия также может производиться русловыми электростанциями, но большинство рек, которые подходят для этого, уже освоены.

Плотина «Три ущелья» в Китае — самая большая в мире плотина гидроэлектростанций и самая большая в мире электростанция (Изображение: Le Grand Portage, CC BY-SA 2.0)

В 2017 году на гидроэнергетику приходилось 16% мирового производства электроэнергии.

Затопление водохранилищ за плотинами и замедление течения речной системы ниже плотины также может иметь серьезные последствия для окружающей среды и местного населения.Например, во время строительства крупнейшей в мире плотины гидроэлектростанции — плотины «Три ущелья» в Китае — около 1,3 миллиона человек были перемещены.
По количеству погибших в результате аварий гидроэнергетика — самый смертоносный источник энергии. Несчастным случаем с наибольшим числом погибших стало обрушение в 1975 году плотины Баньцяо в китайской провинции Хэнань, в результате которого, по официальным оценкам, прямо и косвенно погибло 171 000 человек.

Атомная энергетика

Ядерные энергетические реакторы используют тепло, выделяемое при расщеплении атомов, для выработки пара для привода турбины.В процессе деления не образуются парниковые газы, и в течение всего жизненного цикла ядерной энергии образуются лишь очень небольшие количества. Атомная энергия является экологически чистой формой производства электроэнергии и не способствует загрязнению воздуха. В 2018 году ядерная энергия произвела 10,5% мировой электроэнергии.

Атомная электростанция Палюэль на севере Франции, одна из крупнейших атомных электростанций в мире (Изображение: Areva)

Атомные электростанции, как и электростанции, работающие на ископаемом топливе, очень надежны и могут работать в течение многих месяцев без перебоев, обеспечивая большое количество чистой электроэнергии, независимо от времени суток, погоды или сезона.

Ядерное топливо можно использовать в реакторе в течение нескольких лет благодаря огромному количеству энергии, содержащейся в уране. Мощность одного килограмма урана примерно равна 1 тонне угля.

В результате образуется соответственно небольшое количество отходов. В среднем реактор, обеспечивающий потребности человека в электроэнергии в течение года, создает около 500 граммов отходов — их можно было бы поместить в банку из-под газировки. Всего 5 граммов из этого количества используется ядерное топливо — эквивалент листа бумаги.Существует несколько стратегий управления использованным топливом, таких как прямая утилизация или переработка в реакторах для выработки более низкоуглеродной электроэнергии.

Ветровая и солнечная

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер, солнечная энергия и малая гидроэнергетика, производят электроэнергию с низким уровнем выбросов парниковых газов на протяжении всего их жизненного цикла. В 2017 году ветряная и солнечная энергия произвели 4,4% и 1,3% соответственно мировой электроэнергии. Они не производят электричество предсказуемо или постоянно из-за своей естественной зависимости от погоды.Производство электроэнергии от ветряных турбин зависит от скорости ветра, и если ветер слишком слабый или слишком сильный, электричество не производится вообще. Мощность солнечных панелей зависит от силы солнечного света, которая зависит от ряда различных факторов, таких как время суток и количество облачного покрова (а также количество пыли на панелях).

Другая проблема заключается в том, что может не хватить места или желания общественности разместить огромное количество турбин или панелей, необходимых для производства достаточного количества электроэнергии.Это связано с тем, что энергия ветра или солнца является рассеянной, а это означает, что для выработки значительного количества электроэнергии требуется очень значительное количество земли.

Поскольку электроэнергию нелегко хранить, возобновляемые источники энергии должны поддерживаться другими формами производства электроэнергии. Самые большие батареи не могут работать в течение нескольких дней, не говоря уже о неделях, которые потребуются для резервного копирования возобновляемых источников энергии, чтобы обеспечить круглосуточное снабжение электроэнергией. Чтобы обеспечить стабильную подачу электроэнергии, газовые заводы все чаще предоставляют услуги резервного копирования электроэнергии из возобновляемых источников.Установки, работающие на природном газе, выделяют большое количество углекислого газа во время работы, и значительное количество метана часто выделяется во время добычи и транспортировки газа, и то и другое способствует изменению климата.

Биомасса

Электростанции, работающие на биомассе, работают аналогично газовым и угольным электростанциям. Вместо сжигания газа или угля установка работает на различных формах биомассы (например, специально выращенных деревьях, древесной щепе, бытовых отходах или «биогазе»). В 2017 году биомасса произвела 2.3% мировой электроэнергии.

Электростанция Drax в Великобритании частично заменила уголь импортной биомассой в качестве топлива для производства электроэнергии (Изображение: Andrew Whale, CC BY-SA 2.0)

Для производства биомассы может потребоваться много энергии, как с точки зрения производства самой биомассы, так и с точки зрения транспорта. Из-за этого требуемая энергия может быть больше, чем энергетическая ценность конечного топлива, а выбросы парниковых газов могут быть такими же или даже большими, чем выбросы от эквивалентного ископаемого топлива.Кроме того, для абсорбции выделяемого углекислого газа может потребоваться более 100 лет, что приводит к кратковременному увеличению выбросов.

Другие воздействия на окружающую среду, связанные с землепользованием и экологической устойчивостью, могут быть значительными. Кроме того, как и в случае с углем, использование биомассы может способствовать загрязнению воздуха и, таким образом, иметь негативные последствия для здоровья населения, проживающего на заводах по производству биомассы.

Что будет движущей силой нашего электрического будущего?

Электричество приобретает все большее значение.Если мы хотим решить проблему изменения климата и уменьшить загрязнение воздуха, нам нужно будет расширить использование всех низкоуглеродных источников энергии, важной частью которых является ядерная энергия.

Чтобы удовлетворить растущий спрос на устойчивую энергию, Всемирная ядерная ассоциация представила программу Harmony, которая ставит цель для ядерной энергетики производить не менее 25% электроэнергии до 2050 года. Это будет означать, что к тому времени ядерная генерация должна будет утроиться во всем мире. . Чтобы резко снизить уровень ископаемого топлива, ядерная и возобновляемая энергия должны работать вместе, чтобы обеспечить надежное, доступное и чистое энергоснабжение будущего.

Официальный документ Всемирной ядерной ассоциации «Тихий гигант» содержит дополнительную информацию о необходимости использования ядерной энергии в системе чистой энергии.

Вас также может заинтересовать

Как производится электричество? — Platinum Electricians

Вы не смогли бы прочитать это, если бы не электричество, заставляющее ваш компьютер и Интернет работать.Электричество играет важную роль в нашей повседневной жизни. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что такое электричество на самом деле, откуда оно берется и как производится?

Что такое электричество?

Электричество, как поток электрического заряда, является формой энергии. Энергия, как и вся материя среди нас (объекты, растения и даже наши тела), образована крошечными частицами, называемыми атомами.

Каждый атом состоит из еще более мелких элементов, называемых протонами (они несут положительный заряд), нейтронами (они не имеют заряда) и электронами (они несут отрицательный заряд).Протоны и нейтроны плотно упакованы вместе в центре атома, а электроны вращаются вокруг ядра.

Когда электроны перемещаются от атома к атому, они создают магнитные силы, и образуется электрический ток, создающий энергию.

Как производится электричество?

Электричество можно получить разными способами. Это может быть произведено, или это также может произойти естественным образом (через болты молнии).

Главное иметь в виду, что энергия не может быть создана или уничтожена; его можно только изменить из одной формы в другую.Поэтому, когда мы говорим о производстве электричества, на самом деле мы используем другую форму ранее существовавшей энергии и преобразуем ее в электричество.

Электроэнергия, которую мы используем в повседневной жизни, вырабатывается с помощью генераторов. Эти генераторы работают с магнитами для производства электроэнергии.

Электростанции и генераторы

Немного истории…

Около 1800 года Майкл Фарадей, британский физик и химик, открыл электромагнитную индукцию, когда он провел эксперимент, состоящий в перемещении магнита по проводу, создавая электричество.

Через несколько лет после этого, в 1882 году, американский изобретатель и бизнесмен Томас Эдисон открыл первую электростанцию в Нью-Йорке. Генератор, использованный на заводе, был в основном экспериментом Фарадея, но в более крупной версии.

Современный процесс

В настоящее время процесс получения электричества почти такой же, как и в 1882 году: большой магнит вращается вокруг медной проволоки, которая создает поток электронов через атомы, создавая электрический ток.

Для этого электростанциям нужен источник топлива . Источниками топлива могут быть уголь, газ, вода или ветер.

Уголь и газ

В качестве источников топлива уголь и газ работают одинаково. Они используются для нагрева воды, и вместе с паром, который они производят, турбина начинает вращаться, перемещая магниты и инициируя процесс.

Атомные электростанции

Атомные электростанции получают энергию за счет расщепления атомов урана с выделением тепла, которое затем используется для кипячения воды и получения пара.

Ядерная энергетика на урановом топливе — чистый и эффективный способ получения энергии. Как только пар генерируется, как на угольных и газовых электростанциях, он приводит в движение турбогенераторы, позволяя магнитам перемещаться для выработки электричества.

Вода и ветер

Другие электростанции используют возобновляемые источники энергии в качестве источника топлива, такие как вода или ветер.

Гидроэлектростанции используют плотины, построенные через реки, чтобы сдерживать воду, которая направляется по трубам, чтобы упасть на лопасти массивных турбин, заставляя их двигаться.Как только вода попадает в турбину, она возвращается в реку, и ее можно использовать снова.

Ветровые турбины также работают по аналогичному принципу. Кинетическая энергия ветра вращает лопасти ветряных турбин вокруг ротора. Когда этот ротор (соединенный с главным валом) активируется, вал начинает вращаться, активируя генератор и вырабатывая электричество.

В Австралии большая часть электроэнергии поставляется с угольных и газовых электростанций. Только 14% электроэнергии Австралии производится из возобновляемых источников.

Как он попадает в наши дома?

После завершения процесса создания электричества необходимо изменить его напряжение. Для этого электричество проходит через трансформатор, а оттуда может перемещаться от электростанции к любому месту назначения, в котором она нуждается.

Передача электрического тока высокого напряжения по толстым и изолированным линиям электропередачи, находящимся высоко над землей.

Точно так же, как машинам нужно топливо, чтобы ехать, или людям нужна еда, чтобы выжить, ток электричества тоже нуждается в повышении, особенно если они путешествовали на большие расстояния.Когда электричество достигает нового города или района, оно отправляется на трансформатор, который дает току заряд, необходимый для продолжения работы.

Когда провода доходят до вашего дома, другой трансформатор подает электричество нужного напряжения, чтобы его можно было безопасно использовать дома.

Провода подключены к счетчику, который отслеживает, сколько электроэнергии используется, а также они подключены к точкам питания по всему дому, что позволяет подключать компьютер, телевизор, телефон, консольные игры, кухню. бытовая техника и многое другое, чем вы пользуетесь!

Как производится электричество — UGI EnergyLink

Электроэнергия не является сырым источником энергии.Он должен быть создан из другого источника топлива, прежде чем он достигнет вашего дома и запитает ваше освещение, электронику и бытовую технику. Вот пошаговое описание того, как производится электричество.

Источник топлива вырабатывает энергию: Процесс начинается на электростанции, совместимой с конкретным источником топлива, таким как уголь, нефть, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия, ветер, вода или биотопливо. Выбор возобновляемых источников энергии для производства электричества снижает выбросы и делает электричество более экологически безопасным для производства.
Турбина и генератор преобразуют энергию в электричество: Выбранный источник топлива производит пар, газ или жидкость, часто за счет нагрева, который приводит в движение лопасти турбины. Турбина соединена со стержнем, который соединен с генератором. Генератор преобразует механическую энергию движущейся турбины в электрическую, вращая большой магнит, окруженный медной проволокой. Это заставляет электроны в меди двигаться, производя электричество.
Трансформатор увеличивает напряжение питания: Электрический ток, генерируемый магнитом и медным проводом, передается на трансформатор.Здесь напряжение увеличивается минимум до 500 000 вольт.
Линии электропередачи подают электроэнергию на подстанции: По высоковольтным линиям электропередачи электрический ток передается от электростанции на одну из нескольких подстанций, объединенных в единую национальную электрическую сеть. Трансформаторы на каждой подстанции снижают электрическое напряжение до среднего уровня, пригодного для использования крупными коммерческими потребителями, такими как фабрики и торговые центры.
Местные трансформаторы подготавливают электроэнергию для конечного использования: Распределительные линии, установленные на опорах или заглубленные под землю, несут электричество на последнем этапе пути к местным трансформаторам.Эти металлические устройства, установленные на столбах или бетонных основаниях, снижают напряжение до 220–110 вольт, делая электричество безопасным для использования в домах и на предприятиях.
Электроэнергия поступает в дом или офис через счетчик: Последний шаг — измерить количество потребляемой вами электроэнергии. Для этого электричество проходит через счетчик на центральный пульт управления, который распределяет мощность по каждой цепи в вашем доме. Это то, что питает ваши светильники, компьютеры, бытовую технику и все остальное, что вы подключаете к стене.

Теперь, когда вы знаете, как производится электричество, вы можете по-новому оценить его. Чтобы узнать больше о снижении тарифов на электроэнергию, чтобы вы могли наслаждаться хорошо освещенным, охлаждаемым и отапливаемым домом с меньшими затратами, свяжитесь с UGI EnergyLink или позвоните нам по телефону 800-797-0712.

Как вырабатывается электроэнергия — Электростанции и выработка электроэнергии

Все гидроэлектростанции Дравске электрарне Марибор на реке Драва (кроме гидроэлектростанций Златоличье и Формин) в основном построены таким образом, что русло реки перекрывается плотиной. железобетонный барьер.В шлагбауме установлены турбины и генераторы. Каждая турбина соединена с генератором вертикальным валом.

В барьерах также есть водосбросы со шлюзами, которые используются для выпуска излишков воды через барьер. За барьером образуется резервуар, и в то же время высота барьера определяет каплю воды, необходимую для питания турбины. Мощность турбины зависит от размера капли воды и количества воды, протекающей через турбину.Вода приводит в движение турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие электрогенератор, вырабатывающий электричество по принципу электромагнитной индукции.

Производство электричества по принципу электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция основана на том факте, что каждое вещество состоит из атомов, содержащих субатомные частицы с электрическим зарядом. У атома есть ядро с протонами и нейтронами, а также электроны, которые связаны с ядром.Электроны заряжены отрицательно, а ядро содержит такое же количество положительно заряженных протонов. Внешне атом электрически нейтрален. Субатомные частицы с одинаковым электрическим зарядом отскакивают друг от друга, а частицы с разным зарядом притягиваются друг к другу. Что отличает материалы, так это то, насколько тесно электроны связаны с ядрами в своих атомах. Вещества, в которых электроны прочно связаны с ядрами, являются электрическими изоляторами. Они не имеют свободных электронов и не проводят электрический ток.

Однако электрические проводники — это вещества, в которых электроны движутся свободно (у них есть свободные электроны). Если такой проводник (обычно медный провод) помещается в магнитное поле и перемещается в сторону от направления поля, к электронам в проводнике прикладывается сила, толкая их к одному концу проводника (в зависимости от направление движения). Так образуется избыток электронов. Поскольку они имеют отрицательный электрический заряд, мы говорим об отрицательном электрическом потенциале.Такой же дефицит электронов создается на другом конце проводника, который имеет положительный потенциал. Разница между потенциалами — это напряжение, которое называется индуцированным напряжением . Он индуцирует электрический ток, если обе стороны проводника соединены токопроводящим проводом.

Следовательно, электрический ток — это направленное движение электронов по проводнику от точки избытка электронов к точке их дефицита. Сила электрического тока зависит от величины индуцированного напряжения и электрического сопротивления соединительного проводника.Чем длиннее проводник, тем выше наведенное напряжение, тем сильнее магнитное поле и тем больше скорость движения проводника. Неважно, движется ли проводник в магнитном поле или он статичен, а магнитное поле движется. Описанный принцип электромагнитной индукции используется в электрических генераторах для производства электроэнергии.

Электрогенераторы состоят из статора (неподвижная часть), ротора (вращающаяся часть) и электромагнитных полюсов, установленных на торце ротора.Статор сделан из железа. В статоре размещены электрические проводники, которые соединены друг с другом таким образом, что наведенные напряжения в отдельных проводниках складываются. Такая система соединенных проводов называется обмоткой статора. Магнитные полюса установлены на торце ротора. Чередуются северный и южный полюс. Магнитное поле создается между северным и южным полюсами через воздушный паз и статор, так что обмотка находится в магнитном поле. При вращении ротора устанавливается движение магнитного поля относительно проводников обмотки.В обмотке индуцируется электрическое напряжение , которое можно измерить между началом и концом обмотки. Начало и конец обмотки называют выводами генератора. К этим клеммам подключаются электрические проводники, и получаемое электричество передается пользователям.

Передача электроэнергии

В первые дни использования электроэнергии электростанции были небольшими по сравнению с сегодняшними, и электрогенераторы непосредственно обеспечивали электроэнергией находящихся поблизости потребителей.На них подавалось напряжение, которое не могло быть слишком высоким из-за опасности поражения людей электрическим током. Первые генераторы производили так называемый постоянный ток, в котором ток всегда течет в одном и том же направлении.

Использование электричества из-за ряда преимуществ быстро росло, и стала очевидной потребность в более мощных станциях, которые можно было бы строить рядом с подходящими ресурсами (реки, угольные шахты). Однако проблема передачи электроэнергии удаленным пользователям осталась, поскольку потребовались бы чрезвычайно большие участки линий электропередачи, чтобы минимизировать уровень потерь энергии во время передачи.

С изобретением переменного тока, , в котором направление тока изменяется (это происходит 50 раз в секунду в нашей сети), и многополярных генераторов, которые также работают в соответствии с описанным принципом электромагнитной индукции, использование электроэнергии значительно расширилась. Переменный ток позволяет относительно легко изменять напряжение с помощью трансформатора . Чем выше напряжение, тем меньше энергии теряется при передаче.В настоящее время напряжение, создаваемое генератором, преобразуется в более высокое напряжение и передается по линиям передачи с напряжениями 110 кВ, 400 кВ и выше на большие расстояния. Чтобы обеспечить питание пользователей, напряжение затем преобразуется в более низкие значения, вплоть до напряжения, используемого в домашних условиях (220 В или 380 В для трехфазных подключений).

Объяснитель: Что такое электричество?

Что такое электричество?

Электричество — это форма энергии. Электричество — это поток электронов.Вся материя состоит из атомов, и у атома есть центр, называемый ядром. Ядро содержит положительно заряженные частицы, называемые протонами, и незаряженные частицы, называемые нейтронами. Ядро атома окружено отрицательно заряженными частицами, называемыми электронами. Отрицательный заряд электрона равен положительному заряду протона, а количество электронов в атоме обычно равно количеству протонов. Когда уравновешивающая сила между протонами и электронами нарушается внешней силой, атом может получить или потерять электрон.Когда электроны «теряются» из атома, свободное движение этих электронов образует электрический ток.

Электричество — это основная часть природы и одна из наиболее широко используемых форм энергии. Мы получаем электричество, которое является вторичным источником энергии, путем преобразования других источников энергии, таких как уголь, природный газ, нефть, ядерная энергия и другие природные источники, которые называются первичными источниками. Многие города были построены рядом с водопадами (основным источником механической энергии), которые вращали водяные колеса для выполнения работы.До того, как производство электроэнергии началось чуть более 100 лет назад, дома освещались керосиновыми лампами, продукты охлаждались в холодильниках, а комнаты обогревались дровяными или угольными печами. Начиная с эксперимента Бенджамина Франклина с воздушным змеем одной бурной ночью в Филадельфии, постепенно стали понятны принципы электричества. В середине 1800-х годов жизнь всех изменилась с изобретением электрической лампочки. До 1879 года электричество использовалось в дуговых лампах для наружного освещения.Изобретение лампочки использовало электричество для внутреннего освещения наших домов.

Как используется трансформатор?

Чтобы решить проблему отправки электричества на большие расстояния, Джордж Вестингауз разработал устройство, называемое трансформатором. Трансформатор позволял эффективно передавать электричество на большие расстояния. Это позволило подавать электроэнергию в дома и предприятия, расположенные вдали от электростанции.

Несмотря на его огромное значение в нашей повседневной жизни, большинство из нас редко задумывается о том, какой была бы жизнь без электричества.Тем не менее, как воздух и вода, мы склонны принимать электричество как должное. Ежедневно мы используем электричество для выполнения многих функций — от освещения и обогрева / охлаждения наших домов до источника энергии для телевизоров и компьютеров. Электричество — это управляемая и удобная форма энергии, используемая для производства тепла, света и энергии.

Сегодня электроэнергетика Соединенных Штатов (США) создана для того, чтобы обеспечить наличие достаточного количества электроэнергии для удовлетворения всех требований спроса в любой конкретный момент.

Как вырабатывается электроэнергия?

Электрогенератор — это устройство для преобразования механической энергии в электрическую. Процесс основан на взаимосвязи между магнетизмом и электричеством. Когда провод или любой другой электропроводящий материал перемещается в магнитном поле, в проводе возникает электрический ток. Большие генераторы, используемые в электроэнергетике, имеют стационарный провод. Магнит, прикрепленный к концу вращающегося вала, расположен внутри неподвижного токопроводящего кольца, обернутого длинным непрерывным куском проволоки.Когда магнит вращается, он индуцирует небольшой электрический ток в каждом отрезке провода при его прохождении. Каждая секция провода представляет собой небольшой отдельный электрический проводник. Все малые токи отдельных секций составляют один ток значительной величины. Этот ток используется для выработки электроэнергии.

Как турбины используются для выработки электроэнергии?

Электростанция общего пользования использует турбину, двигатель, водяное колесо или другую аналогичную машину для приведения в действие электрогенератора или устройства, преобразующего механическую или химическую энергию в электричество.Паровые турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины сгорания, водяные турбины и ветряные турбины являются наиболее распространенными методами производства электроэнергии.

Большая часть электроэнергии в США производится паровыми турбинами. Турбина преобразует кинетическую энергию движущейся жидкости (жидкости или газа) в механическую энергию. Паровые турбины имеют ряд лопастей, установленных на валу, на который подается пар, таким образом вращая вал, соединенный с генератором. В паровой турбине, работающей на ископаемом топливе, топливо сжигается в печи, чтобы нагреть воду в котле для получения пара.

Уголь, нефть (нефть) и природный газ сжигаются в больших печах для нагрева воды и образования пара, который, в свою очередь, воздействует на лопатки турбины. Знаете ли вы, что уголь — это самый крупный первичный источник энергии, используемый для производства электроэнергии в Соединенных Штатах? В 1998 году более половины (52%) из 3,62 триллиона киловатт-часов электроэнергии округа использовали уголь в качестве источника энергии.

Природный газ не только сжигается для нагрева воды для получения пара, но также может сжигаться для получения горячих дымовых газов, которые проходят непосредственно через турбину, вращая лопасти турбины для выработки электроэнергии.Газовые турбины обычно используются, когда электроэнергия пользуется большим спросом. В 1998 году 15% электроэнергии в стране производилось за счет природного газа.

Нефть также можно использовать для производства пара, вращающего турбину. Остаточное жидкое топливо, продукт, очищенный из сырой нефти, часто является нефтепродуктом, используемым на электростанциях, которые используют нефть для производства пара. Нефть использовалась для выработки менее трех процентов (3%) всей электроэнергии, произведенной на электростанциях США в 1998 году.

Ядерная энергия — это метод, при котором пар производится путем нагрева воды в процессе ядерного деления.На атомной электростанции реактор содержит активную зону из ядерного топлива, в основном обогащенного урана. Когда на атомы уранового топлива попадают нейтроны, они делятся (расщепляются), выделяя тепло и новые нейтроны. В контролируемых условиях эти другие нейтроны могут поражать большее количество атомов урана, расщепляя большее количество атомов и т. Д. Таким образом, может происходить непрерывное деление с образованием цепной реакции с выделением тепла. Тепло используется для превращения воды в пар, который, в свою очередь, вращает турбину, вырабатывающую электричество.В 2015 году ядерная энергия используется для производства 19,47% всей электроэнергии страны.

По данным на 2013 год, гидроэнергетика составляет 6,8% производства электроэнергии в США. Это процесс, в котором проточная вода используется для вращения турбины, подключенной к генератору. В основном есть два основных типа гидроэлектрических систем, производящих электроэнергию. В первой системе проточная вода накапливается в резервуарах, созданных с помощью дамб. Вода падает через трубу, называемую напорным затвором, и оказывает давление на лопасти турбины, заставляя генератор производить электричество.Во второй системе, называемой руслом реки, сила речного течения (а не падающая вода) оказывает давление на лопасти турбины для производства электроэнергии.

Другие источники генерации

Геотермальная энергия исходит из тепловой энергии, скрытой под поверхностью земли. В некоторых районах страны магма (расплавленное вещество под земной корой) течет достаточно близко к поверхности земли, чтобы нагревать подземную воду до пара, который можно использовать на паротурбинных установках.По состоянию на 2013 год этот источник энергии вырабатывает менее 1% электроэнергии в стране, хотя, по оценке Управления энергетической информации США, девять западных штатов потенциально могут производить достаточно электроэнергии для обеспечения 20% потребностей страны в энергии.

Солнечная энергия получается из энергии солнца. Однако солнечная энергия недоступна постоянно, и она широко разбросана. Процессы, используемые для производства электроэнергии с использованием солнечной энергии, исторически были более дорогими, чем использование традиционных ископаемых видов топлива.Фотоэлектрическое преобразование генерирует электроэнергию непосредственно из солнечного света в фотоэлектрических (солнечных) элементах. Солнечно-тепловые электрические генераторы используют лучистую энергию солнца для производства пара для привода турбин. В 2015 году менее 1% электроэнергии в стране было произведено за счет солнечной энергии.

Энергия ветра получается путем преобразования энергии ветра в электричество. Энергия ветра, как и солнце, обычно является дорогостоящим источником производства электроэнергии. В 2014 году он использовался примерно 4.44 процента электроэнергии страны. Ветряная турбина похожа на типичную ветряную мельницу.

Биомасса (древесина, твердые бытовые отходы (мусор) и сельскохозяйственные отходы, такие как кукурузные початки и солома пшеницы, являются некоторыми другими источниками энергии для производства электроэнергии. Эти источники заменяют ископаемое топливо в котле. При сжигании древесины и отходов образуется пар, который обычно используется на обычных пароэлектрических установках.В 2015 году биомасса составляла 1,57 процента электроэнергии, вырабатываемой в Соединенных Штатах.

Электроэнергия, производимая генератором, проходит по кабелям к трансформатору, который меняет напряжение с низкого на высокое напряжение. Электричество можно передавать на большие расстояния более эффективно, используя высокое напряжение. Линии электропередачи используются для передачи электроэнергии на подстанцию. На подстанциях есть трансформаторы, которые преобразуют электричество высокого напряжения в электричество более низкого напряжения. От подстанции по распределительным линиям электричество доставляется в дома, офисы и фабрики, которым требуется электричество низкого напряжения.

Как измеряется электроэнергия?

Электричество измеряется в единицах мощности, называемых ваттами. Он был назван в честь Джеймса Ватта, изобретателя паровой машины. Один ватт — очень небольшая мощность. Для одной лошадиных сил потребуется около 750 Вт. Киловатт представляет 1000 ватт. Киловатт-час (кВтч) равен энергии 1000 ватт, работающих в течение одного часа. Количество электроэнергии, производимой электростанцией или потребляемой потребителем в течение определенного периода времени, измеряется в киловатт-часах (кВтч).

Разное