+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

«Что такое электричество?» – Яндекс.Кью

Включаешь прибор в розетку — он работает. От электричества. Но почему? Смотри.

Все началось в древности, когда люди узнали об электрических зарядах. Какой-нибудь древний грек случайно взял янтарную палочку и потёр ею о шерстяную тряпочку. Возникли искры. Вот это и есть электрические заряды. Кстати, янтарь по-гречески — «электрон». Но откуда в янтаре или шерсти электричество? Потому что все вокруг состоит из атомов (это, кстати, тоже греческое слово) — это как мелкие кубики Лего, из которых построено все в мире, включая тебя самого.

В атомах есть такие мелкие частицы, которые называются электроны. Их назвали так в честь янтаря, как ты теперь понимаешь. Когда ты трёшь янтарь о шерсть или, например, пластиковую расческу о свои волосы, ты выбиваешь электроны из атомов. Они вылетают из своих привычных мест в атоме и создают те самые искры.

Потом выяснилось, что заряд бывает двух видов: отрицательный и положительный. Это просто для удобства их так назвали. Это не значит, что один из них плохой, а другой хороший. Так вот, разные заряды притягиваются друг к другу, а одинаковые — отталкиваются. Именно поэтому волосы липнут к расческе, если ею сначала хорошенько потереть их. Потому что у расчески заряд отрицательный, а у волос — положительный. Они притягиваются.

А потом люди поняли, что заряды могут не только забавные искры создавать и волосы прилеплять к расческе. Оказалось, что заряды могут двигаться. Только не просто так, а по металлическим проводам. Если в одной части провода будет положительный заряд, а в другой — отрицательный, то в проводе побежит электрический ток. От одного конца провода к другому. Примерно так же вода в ручье течет из более высокого места в более низкое.

Так что же такое электричество? Это и есть электрический ток в проводах. Заряженные электроны бегут по проводу, попадают в какой-то прибор — телевизор или пылесос — и выполняют там какую-то полезную работу. Например, заставляют мотор пылесоса крутиться, а экран телевизора показывать мультики.

«Где добывают электричество и ток?» – Яндекс.Кью

Вообще тут нужно начать со строения вещества. Вещество состоит из атомов, в которых есть положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. Когда атомы соединяются в молекулы или кристаллы, атомные электронные орбитали (может быть, помните все эти квадратики со стрелочками на уроках химии) определенным образом объединяются, и возникает больше различных энергетических уровней, на которых могут находиться электроны.

Поглощение кванта света веществом — это всегда переход электрона с одного энергетического уровня на другой. Энергия связана с частотой формулой E = hν, то есть, чем больше разных по энергии уровней, тем больше различных частот может поглощать вещество. После поглощения кванта света электрон оказывается на более высоком энергетическом уровне, и у него есть различные способы оттуда спуститься. Чаще всего это происходит с помощью перемещения по более мелким колебательным уровням, которым соответствует ИК, то есть тепловое излучение. Для некоторых веществ есть такой вариант как люминисценция, когда часть энергии теряется на колебательных уровнях, а потом происходит излучение кванта света с более низкой частотой, например поглощение в УФ, и выделение части энергии в виде ИК, а оставшейся части в виде видимого света.

Ну и теперь про то, что происходит в солнечных элементах. Сначала происходит поглощение кванта света, которое приводит к изменению электронной конфигурации. Например, на одном конце молекулы возникает минус, а на другом — плюс. Теперь нам нужно, чтобы электрон куда-нибудь свалил, иначе произойдет просто рекомбинация с выделением тепла. Для этого нужны полупроводники с электронной и дырочной проводимостью. Электрон идет (с определенной вероятностью) туда, где могут путешествовать электроны, а дырка — в область с дырочной проводимостью. Ну а дальше это все идет уже в электрическую цепь.

Материалы, которые могут использоваться для того, чтобы реализовать весь этот процесс довольно разнообразны, и отличаются по своей цене, устойчивости и КПД (который зависит тут от многих факторов). Вот ниже диаграмма о том, как развиваются разные направления в этой области.

(картинка отсюда https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell)

Откуда берется электричество? — точка сборки — LiveJournal
В творческой поездке «Энергокруиз», организованной ТГК-1 с 20 по 25 июля в честь 10-летия своего основания, мне посчастливилось воочию увидеть, как зарождается электричество. Запись ранее По ГЭС Северо-Запада России с ТГК-1


Как гордо начинает звучать слово «человек», когда вот так – благодаря простой поездке на автобусе, воочию убеждаешься, на что мы способны. Это волнообразное слово энергетика… Ведь и в самом деле – мы черпаем свет звезд!


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.


Первое электричество, которое мы наблюдаем наглядно!

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.


Наглядное представление о турбине

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!


Окончание следует

За предоставленную информацию спасибо пресс-службе ОАО «ТГК-1» и лично Роману Поликарпову

Откуда берется электричество? Как и чем вырабатывается электричество? Как поступает ток в розетки, как устроены электростанции?

Автор: Максим Поташев

Краткое содержание статьи:

 

По десятку раз на дню, включая и выключая свет и пользуясь бытовой техникой, мы даже не задумываемся, откуда берется электричество и какова его природа. Понятно конечно, что по ЛЭП (линия электропередач) оно поступает от ближайшей электростанции, но это весьма ограниченное представление об окружающем мире. А ведь если выработка электроэнергии во всем мире прекратится хотя бы на пару дней, количество погибших будет измеряться сотнями миллионов.

 

Откуда берется электричество дома

 

Как возникает ток?

Из курса физики мы знаем, что:

  • Вся материя состоит из атомов, мельчайших частиц.
  • По орбите вокруг ядра атома вращаются электроны, они имеют отрицательный заряд.
  • В ядре располагаются положительно заряженные протоны.
  • В норме эта система находится в состоянии равновесия.

А вот если хоть один атом потеряет всего один электрон:

  1. Его заряд станет положительным.
  2. Положительно заряженный атом начнет притягивать к себе электрон, из-за разности зарядов.
  3. Чтобы получить для себя недостающий электрон, его придется «сорвать» с чьей-то орбиты.
  4. В результате еще один атом станет положительно заряженным и все повторится, начиная с первого пункта.
  5. Такая цикличность приведет к образованию электрической цепи и линейному распространению тока.

Так что с точки зрения ядерной физики все предельно просто, атом пытается получить то, чего ему больше всего не хватает и таким образом запускает начало реакции.

Электрическая подстанция

 

«Золотой век» электроэнергии

Под свои нужды человек приспособил законы Вселенной относительно недавно. А произошло это примерно два века назад, когда изобретатель по фамилии Вольт разработал первый аккумулятор, способный на длительное время сохранять заряд достаточной мощности.

Попытки использовать ток себе во благо имеют древнюю историю. Археологические раскопки показали, что еще в римских святилищах, а потом и в первых христианских храмах были кустарные «батарейки» из меди, которые давали минимальное напряжение. Такая система подключалась к алтарю или его оградке и как только верующий прикасался к сооружению, он тут же получал «божественную искру». Скорее это изобретение одного умельца, чем повсеместная практика, но факт любопытный, в любом случае.

Двадцатый век стал периодом расцвета электроэнергии:

  1. Появлялись не только новые виды генераторов и аккумуляторов, но и разрабатывались уникальные концепции добычи этой самой энергии.
  2. Электрические приборы за несколько десятилетий плотно вошли в жизнь каждого человека на планете.
  3. Не осталось стран, кроме наименее развитых, где не были бы построены электростанции и проведены линии электропередач.
  4. Весь дальнейший прогресс опирался на возможности электричества и устройств, которые от него работают.
  5. Эпоха компьютеризации сделала человека зависимым от тока, в прямом смысле этого слова.

Электропровод замкнут

 

Как получить электричество?

Представлять человека в виде наркомана, которому регулярно необходима «живительная доза электричества» немного наивно, но попробуйте полностью обесточить свое жилище и спокойно прожить хотя бы сутки. Отчаянье может заставить вспомнить оригинальные способы добычи тока. На практике это мало кому пригодится, но может кому-то пара Вольт спасет жизнь или поможет произвести впечатление на ребенка:

  • Разрядившийся аккумулятор телефона можно потереть об одежду, подойдут джинсы или шерстяной свитер. Статического электричества надолго не хватит, но это уже хоть что-то.
  • Если рядом есть морская вода, можно налить ее в две банки или стакана, соединить их медным проводом, предварительно обмотав его оба конца фольгой. Конечно для всего этого, помимо соленой воды, понадобятся еще емкости, медь и фольга. Не лучший вариант для экстремальных ситуаций.
  • Куда реалистичнее наличие железного гвоздя и небольшого медного прибора. Два куска металла следует использовать как анод и катод – гвоздь в ближайшее дерево, медь в землю. Между ними натянуть любую нить, незамысловатая конструкция даст примерно один Вольт.
  • Если использовать драгоценные металлы – золото и серебро, получится добиться большего напряжения.

Электростанция в Сургуте вырабатывает ток

 

Как экономить электричество?

У экономии электроэнергии могут быть разные причины – желание сохранить экологию, попытка уменьшить ежемесячные счета или что-то другое. Но способы всегда примерно одни:

 

Ограничения

Разумное планирование

Выключение света во всех комнатах кроме той, в которой вы находитесь.

Убрать с окон плотные шторы, обеспечить максимальный доступ солнечным лучам.

Экономное пользование техникой, в особенности компьютером, телевизором и кондиционером.

Провести перестановку в комнате, с целью увеличения освещенности. Рассчитать оптимальное расположение ламп.

Снижение уровня активности в темное время суток.

Следить за чистотой осветительных приборов.

 

Не всегда следует себя в чем-то сурово ограничивать, чтобы снизить расходы. Есть еще один неплохой совет – отключайте от сети все приборы, пока вы ими не пользуетесь.

Холодильник, естественно, не в счет. Даже находясь в «ждущем» режиме техника потребляет некоторое количество электричества. Но если хоть на секунду задуматься, то можно прийти к мысли, что почти все приборы большую часть суток вам не нужны. И все это время они продолжают сжигать ваше электричество.

Современные технологии тоже нацелены на то, чтобы снизить общий уровень потребления электроэнергии. Чего стоят хотя бы энергосберегающие лампочки, которые могут уменьшить расходы на освещение помещения, раз так в пять. Совет жить по «солнечным часам» может показаться диким и абсурдным, но уже давно доказано, что искусственное освещение повышает риск развития депрессии.

Линии электропередач в Москве

 

Как вырабатывается электричество?

Если углубляться в научные детали:

  1. Ток появляется за счет потери атомом электрона.
  2. Положительно заряженный атом притягивает к себе отрицательно заряженные частицы.
  3. Происходит потеря другим атомом своих электронов с орбиты и история повторяется снова.
  4. Это объясняет направленное движение тока и наличие вектора распространения.

А вообще электричество вырабатывается электростанциями. Там либо сжигают топливо, либо используют энергию расщепления атомов, а может даже пускают в ход природные стихии. Речь идет о солнечных батареях, ветряках и ГРЭС.

Полученную механическую или тепловую энергию, за счет генератора, переводят в ток. Он накапливается в аккумуляторах и по ЛЭП поступает в каждый дом.

Подстанция преобразовывает электричество

Сегодня не обязательно знать, откуда берется электричество, чтобы пользоваться всеми благами, которое оно предоставляет. Люди уже давно отошли от первоначальной сути вещей и потихоньку начинают о ней забывать. 

 

Видео: откуда поступает электричество к нам?

В этом видео наглядно будет показан путь электричества от электростанции до нас, откуда оно берется и как поступает в наш дом:

«Как объяснить ребёнку, что такое электричество?» – Яндекс.Кью

Начните с того, что в мире существует многое, что мы не видим глазами. Мир несёт в себе множество невидимых вещей. Например, мы не видим ветер, но зато видим и чувствуем то, что этот ветер делает. Мы понимаем, что если вот тут и вон там колышутся ветви деревьев, то значит, что и где-то по середине ветер тоже есть, потому что он движется с определённой скоростью в определённом направлении, то есть дует.

Вот и электричество состоит из невидимых частиц. Они настолько малы, что могут просачиваться внутри металлических предметов. Или накапливаться на разных других поверхностях. (Наэлектризуйте расчёску и поднесите близко к тонкой струйке воды из крана. Будет видно, что на расчёске что-то такое есть, и это что-то можно, например, снять рукой. Это эффектный фокус, и он позвоялет почти прикоснуться к невидимому.)

Итак, электричество — это невидимые частицы. Через воздух, пластмассу, резину, дерево они не текут, а через металлы текут вполне хорошо. Наблюдаем мы их только косвенно (как ветер по ветям деревьев), главным образом в двух проявлениях:

  1. Когда эти частицы никуда не текут — это статическое элекстричество. На одном предмете этих частиц много, и им тесно — этот тпредмет заряжен. А на другом предмете их мало — он не заряжен. Если близко поднести друг к другу эти предметы, то возникает притяжение, потому что частицы хотят течь туда, где свободно, чтобы заряд выровнялся. (Наэлектризованная расчёска может притягивать и поднимать мелкие кусочки бумаги.) Иногда, если заряд сильный, то частицы могут даже преодолеть воздух, тогда мы видим искру и слышим щелчок.
  2. Когда частицы текут по проводам — это уже электрический ток. Он работает не так как, например, ток (течение) воды, но с оговоркой эту аналогию можно привлечь. Например, вода может крутить мельницу, и ток может крутить электромотор. Только элекстричество делает это с помощью магнитного поля, а оно очень дружит с магнитным полем. Также электрический ток может что-нибудь нагревать, заставлять светиться, а такдже совершать и невидимую работу внутри компьютеров и других электроных устройств, переключая там полупроводниковые приборы из одного состояния в другое.
Что такое электричество и как оно возникает ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

Электроника – это замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли. Изучение ее следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в дальнейшем упростит понимание принципов работы различных электронных приборов и устройств. И первое понятие, которое нам нужно усвоить – это, что такое электричество?

Электрические схемы

Открытие электричества

Впервые свойства электричества были обнаружены более 2,5 тысяч лет назад древним философом Фалесом Милетским, когда он протирал шерстью янтарь.

Открытие электричества

Внимательный философ заметил, что к уже натертому драгоценному камню притягиваются мелкие предметы. Хотя по логике, сформированной на уровне знаний того времени, все предметы должны были притягиваться к земле, т.е. падать на землю под действием сил притяжения. Однако натертый шерстью янтарь приобретал некоторое загадочное свойство, впоследствии названое зарядом, который создавал силу по величине превосходящую силу земного притяжения. И эта сила получила название «электричество». Так как слово «электрон» с греческого переводится «янтарь», то электричество дословно можно перевести янтаричество.

В те давние времена считалось, что только янтарь обладает неким загадочным свойством, способным после натирания шерстью притягивать легкие предметы, преодолевая силу земного притяжения. Однако сейчас подобный опыт довольно просто повторить, если вместо этого камня взять пластмассовую палочку и потереть ее об одежду, содержащую в своем составе шерсть. Затем, при поднесении натертой палочки к мелким кусочкам бумаги под действием электрических сил кусочки бумаги притянутся к палочке.

Из выше сказанного давайте выделим два важнейших момента:

  1. Только после натирания о шерсть пластмассовая палочка приобретает некие свойства.
  2. Приобретенные свойства порождают некую силу, под действие которой к палочке притягиваются кусочки бумаги.

Теперь мы четко знаем, на какие вопросы на нужно найти ответ, чтобы понять, что такое электричество.

Давайте рассмотрим физику происходящего процесса. И первым делом, чтобы анализировать, что происходит с веществом (в данном случае с пластмассой и шерстью) нам понадобятся знания о строении любого вещества. Заранее скажем, что в дальнейшем рассказе будем принимать обобщения и упрощения, однако они не исказят суть данной темы.

Строение атома

И так, начнем. Любое вещество, будь то дерево, камень, стекло или вода, состоит из более мелких элементов, которые называются молекулами. Например, капля воды состоит из множества отдельных молекул, имеющих знакомую нам химическую формулу H2O. Далее молекулу вещества можно разделить еще на более мелкие частицы – атомы.

Строение вещества

Одно время считалось, что атом является наименьшей частичкой, существующей в природе и на более мелкие элементы разделить его уже невозможно. Поэтому слово «атом» переводится з древнегреческого «неделимый».

Сейчас известны всего лишь более ста различных атомов, однако они могут образовать миллионы разных молекул и соответственно столько же разных веществ. Например, молекулу воды H2O образуют два атома водорода H и один кислорода O.

Молекула воды

Со временем, проделав множество кропотливых опытов, ученые пришли к выводу о существовании еще гораздо меньших частичек.

Планетарная модель атома

Центральный и наиболее тяжелым элементом атома считается ядро. Вокруг него на некотором расстоянии по разным орбитам перемещаются электроны. Ядро не является цельным элементом, его составляют протоны и нейтроны.

Планетарная модель атома

Электроны обладает отрицательным зарядом, а протоны – положительным. Нейтрон не проявляет свойств ни тех, ни других зарядов, т.е. он нейтрален, отсюда и получил свое название.

Для упрощения некоторых процессов применяется планетарная модель атома. По аналогии с Солнцем, вокруг которого по орбитам движутся планеты, в атоме вокруг ядра движутся электроны. Но электрон – это не какая-то плотная частичка, а размазанный в пространстве сгусток энергии, наподобие расплюснутой шаровой молнии.

Электрон

Масса протона приблизительно в 2000 раз превышает массу электрона. Но суммарный положительный электрический заряд всех протонов равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Поэтому при нормальных условиях (по умолчанию) атом электрически нейтрален и за его пределами не ощущаются никакие силы. Положительные и отрицательные заряды как бы нейтрализуют друг друга.

В периодической системе химических элементов, известной нам, как таблица Менделеева, все атомы расположены в строгой последовательности: от наиболее легкого до наиболее тяжелого – по величине относительной атомной массе, основную долю которой составляют протоны. Нейтроны также имею массу, но о них мы говорить не будем, поскольку они не обладают выраженным электрическим зарядом.

Таблица Менделеева

Наиболее легким химическим элементом является водород, поэтому он первый размещен в таблице Менделеева. Атом водород имеет один протон и один электрон. Другие химические элементы содержат несколько протонов в ядре. А вокруг ядра по нескольким орбитам перемещаются электроны. Чем ближе электрон находится к ядру, тем сильнее, с большей силой он притянут к протону. Электроны, расположенные на наиболее отдаленных орбитах, имеют самую слабую электрическую связь с протонами. И если атому придать некоторой энергии из вне, например нагреть его, то под действием избыточной энергии электрон может покинуть свою орбиту, и соответственно свой атом.

Однако он может не только покинуть совой атом, но и занять место на орбите другого атома. Именно те электроны, которые расположены на самых удаленных от ядра орбитах, в электронике имеют практическое применение, поскольку при наличии дополнительной энергии они легко покидают свои орбиты и становятся свободными. А свободный электрон при перемещении уже может выполнять некоторую полезную работу.

Положительный и отрицательный ионы

Как мы уже ранее заметили, по умолчанию атом электрически нейтрален: положительный и отрицательный заряды равны и компенсируют другу друга. Но как только хотя-бы один электрон покинет сове место в атоме, то суммарный положительный электрический заряд протонов преобладает отрицательный заряд всех оставшихся электронов, поэтому такой атом вцелом имеет свойства положительного заряда и называется положительный ион.

Ион Положительный ион Отрицательный ион

Если атом получил дополнительный электрон, то в нем будет преобладать отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.

Следует заметить, что не только атом будет иметь положительный или отрицательный заряд, но и молекула, а соответственно и вещество, которое содержит данный атом.

Электризация

Процесс получения дополнительного электрона или, наоборот потеря электрона, называется электризация. Если какое-либо тело имеет избыток или нехватку электронов, т.е. явно выраженный заряд какого либо знака, то говорят, что тело наэлектризовано.

Опытным путем установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков притягиваются. Подобный опыт можно повторить следующим очень известным образом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Далее придать одному шарику положительный заряд, а второму отрицательный. В результате шарики притянутся друг к другу. Если двум шарикам сообщить заряд одного знака, то они будут отталкиваться.

Свойства электрических зарядов

Теперь настало время вернуться к нашему опыту с натиранием шерстью пластмассовой палочки. При натирании пластмассы за счет сил трения, электронам, находящимся в атомах шерсти сообщается некоторая энергия, под действие которой они покидают свои атомы и занимают место на орбитах атомов пластмассы. В результате этого пластмассовая палочка приобретает отрицательный заряд за счет избытка электронов, поступивших из шерсти.

Электризация трением

При натирании стеклянной палочки шелком, все происходит наоборот. Электроны поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянная палочка приобретает положительный заряд за счет перевеса суммарного заряда протонов.

Таким образом, изменение количества электронов в верхних слоях рассматриваемых материалов во время их трения, называют электризация трением.

Здесь следует заметить, что вследствие трения лишь очень мизерная часть атомов отдает свои электроны. Даже если сказать, что одна миллиардная часть атомов остается без электронов на внешней орбите, то это все еще будет слишком большим преувеличением, поэтому массы наэлектризованных тел остаются практически неизменными.

Также нужно заметить, что в результате электризации электроны ни откуда не возникают и никуда не деваются, а лишь переходят с атомов одного тела к атомам другого тела.

В нашем опыте мы использовали стекло, пластмассу, шерсть, шелк. По этим материалам очень плохо перемещаются электроны, поэтому они относятся к хорошим диэлектрикам – материалам, которые в отличие от проводников, имеют очень плохую проводимость.

В диэлектриках заряд остается на месте его возникновения и не может перейти по поверхности через все тело на другие, соприкасающиеся с ним предметы. Поэтому, когда мы натираем шерстью пластмассовую палочку, то образовавшиеся свободные заряды остаются на своих местах: электроны, покинув шерсть находят новые места на поверхности пластмассовой палочки.

Электризация металла

Если мы возьмем хорошо проводящий материал, например кусок металла, то при натирании его о диэлектрик, образовавшийся на поверхности металла заряд, мгновенно уйдет в землю через наше тело и другие предметы. Поскольку в отличии от рассматриваемых диэлектриков наше тело обладает относительно хорошей проводимостью и по нему сравнительно легко перемещаются заряды.

Опыт электризации трением не получится оценить и в том случае, когда мы возьмём два металлических предмета даже с хорошо изолированными рукоятками. При взаимном трении металл об металл, как и в предыдущих опытах возникнут свободные электроны. Однако вследствие наличия неизбежной шероховатости поверхностей не получится одновременно по всей поверхности отделить оба металлические предмета, и в последней точке соприкосновения двух поверхностей электроны перетекут через так называемый «мостик» пока их количество снова не станет таким же, как и до натирания.

Статическое электричество

И так, с первым пунктом мы разобрались и теперь знаем, что при натирании рассмотренных предметов, некоторые электроны получают избыточную энергию и покидают атомы одного тело, которое становится положительно заряженным и занимают места на орбитах атомов другого вещества, которое приобретает свойства отрицательного заряда. При этом заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а разных знаков – притягиваются. Силы, порождаемые зарядами, называются электрическими. А сам факт наличия электрических зарядов и их взаимодействие называют электричество.

В рассмотренных примерах получают так называемое статическое электричество.

Электрическая сила

Теперь рассмотрим второй пункт нашего опыта. Что же происходит с кусочком бумаги? Почему она притягивается к заряженной пластмассовой палочке?

Сущность физического процесса здесь заключается в следующем. При поднесении заряженного тела к незаряженному телу под действием электрических сил происходит перемещение электронов к одному из краев тела. И этот край тела ввиду избытка электронов становится отрицательно заряженным, а противоположный край соответственно положительно заряженным. Средняя часть тела будет нейтрально заряженной. Таким образом, заряды смещаются по краям данного тела.

Электрическое поле

Ближе к поднесенному заряженному телу будут стремиться заряды противоположного знака. Например, если палочка заряжена положительно, то к ней притянется бумага, той поверхностью, на которой скопились отрицательные заряды. И наоборот.

Такое воздействие заряженным телом на другие тела, находящиеся на расстоянии, называют индуцированным воздействием.

Перемещение зарядов в проводниках при воздействии на него заряженным телом, происходит под воздействием силы электрического поля, свойства которого мы рассмотрим отдельно.

Здесь же мы еще заметим, что сила, с которой притягиваются либо отталкиваются тела, определяется величиной заряда, расстоянием между телами и средой, в которой находятся заряженные тела. Эта зависимость была установлена известным ученым Кулоном, и получила название закон Кулона.

Закон Кулона формула

Подытожим выше сказанное. Что такое электричество? Электричество – это наличие и взаимодействие зарядов разного знака. В дальнейшем вы увидим, что заряды образуются не только путем электризации трением, но и другими способами, например под действием протекания химических реакций. Именно так появляются электричество в батарейке, которую правильно называть гальванический элемент.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

Исследовательская работа на тему «Откуда берется электричество»

hello_html_4b4cd9bc.jpg

ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА

ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ПЕТРОВСКОГО РАЙОНА ГОРОДА ДОНЕЦКА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
« ГИМНАЗИЯ № 107 ГОРОДА ДОНЕЦКА»

Отделение: окружающий мир

Секция: неживая природа

ОТКУДА БЕРЕТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

Работу выполнила:

Коробка Вера Владимировна,

учащаяся 2-Б класса

Муниципального общеобразовательного

учреждения «Гимназия №107 города Донецка»

Руководитель:

Чава Светлана Борисовна

учитель начальных классов

Муниципального общеобразовательного

учреждения «Гимназия №107 города Донецка»

г. Донецк – 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

    1. Цели и задачи исследования

    2. Методы проведения исследования

Основная часть

2.1. История

2.2. Природа электричества и электрического тока

2.3. Знакомство с принципом работы батарейки

2.4. Как электричество попадает в наш дом

Заключение

Литература

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Я спрашивала у папы, почему горят лампочки, откуда берется электрический ток в розетке, как мои игрушки работают от батарейки. Меня заинтересовала тема «Откуда берется электричество». И я решила, что обязательно должна разобраться с возникающими у меня вопросами об электричестве.

Моя работа построена на гипотезе о том, что в батарейках и домашней технике используется разное электричество.

Для того, чтобы проверить свою гипотезу я определила цель исследования и провела ряд опытов.

Цель работы: Изучить электрические цепи с разными видами тока.

Для достижения поставленной цели мной по порядку были изучены все интересующие меня вопросы.

Задача: 1. Изучить природу электричества и электрического тока.

2. Ознакомиться с принципом работы батарейки.

3. Узнать, как электричество попадает в наш дом.

Для их решения я выполнила следующую работу:

  1. Спросила у папы и провела с ним опыты;

  2. Изучила нужную информацию в детской энциклопедии;

  3. Искала статьи в Интернете;

  4. Смотрела познавательные мультфильмы об электричестве.

Методы и приемы исследования: наблюдение и проведение опытов.

Практическая значимость: Результаты исследования позволяют больше узнать об окружающем мире, помогают в повседневной жизни.

Оборудование: 1. Детский электрический конструктор.

2. Мультиметр.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

История

Из мультфильма “Смешарики: Пин-Код “Электричество” мне стало известно, что еще в древней Греции греками было замечено, что если янтарь потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы, находящиеся поблизости.

Силу, притягивающую к себе предметы, греки стали называть электричеством. Янтарь на древнегреческом языке называется электроном. От “электрона”- янтаря образовали слово электричество. Вот так произошло первое знакомство людей с электричеством.

Природа электричества и электрического тока

Сейчас ученые доказали, что все, что нас окружает, состоит из элементарных частиц протонов и электронов, у которых есть удивительное свойство, они имеют электрический заряд.

Протон – это положительно, а электрон отрицательно заряженная частица (рис.1)

hello_html_2e8a775f.png

Рис.1. Протон и электрон

При трении янтаря о шерсть электроны перескакивают из шерсти на янтарь. В результате чего шерсть, потеряв часть электронов, становится заряжена положительно, а янтарь отрицательно. Отрицательно и положительно заряженные частицы начинают притягиваться друг к другу (рис.4). Такой вид электричества называют статическим. Если на одном проводнике возникает переизбыток электронов, то под действием электрических сил они устремляются туда, где электронов не хватает. Такой поток электронов и называют электрический ток.

Я попробовала провести эксперимент, рассказанный в мультфильме, о получении статического электричества (прил.1).

Для проведения опыта нам потребуется:

  1. Шерстяная ткань.

  2. Пластиковая линейка.

  3. Мелко нарезанная бумага.

Если потереть линейку о шерсть, а потом поднести к бумажным кусочкам, то они притянутся к линейке. Почему так происходит, мы уже знаем. Электроны с линейки “перескочили” на шерсть, и линейка притянула к себе бумагу, пытаясь “захватить ” с нее электроны.

hello_html_7b767db9.jpg

Рис.2. Опыт с линейкой

Я сделала вывод, что линейка наэлектризовалась, в результате чего в ней возникло статическое электричество.

Выводы из эксперимента:

  1. Одинаково заряженные тела отталкиваются (рис.3), противоположно заряженные тела притягиваются (рис.4).

hello_html_m8b4aeed.pnghello_html_mba0e06c.png

Рис. 3. Отталкиваются Рис.4. Притягиваются

  1. Электричество, полученное в результате потери равновесия заряженных частиц, называют статическим.

  2. Когда много-много электронов “бегут” по проводнику в одном направлении, возникает электрический ток.

  3. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.

Знакомство с принципом работы батарейки

Электричество может возникать не только при трении. Причиной возникновения может быть и химическая реакция. Так устроена привычная нам батарейка.

Первая батарейка появилась более чем 200 лет назад. Изобрел ее Алессандро Вольто.

Батарейки бывают разные. Круглые, квадратные, прямоугольные. (рис.5)

hello_html_22029907.png

Рис. 5. Какие бывают батарейки.

Я узнала о строении пальчиковой батарейки и расскажу вам про нее. Батарейку назвали так, потому что она похожа на палец. Снаружи на ней я увидела с одного конца нарисован знак “плюс”, с другого знак “минус”. (рис.6)

hello_html_49dd38c1.png

Рис.6. Пальчиковая батарейка.

Самая простая электрическая цепь состоит из:

  1. Источник тока

  2. Потребитель электрической энергии (лампочка или электроприборы)

  3. Замыкающее устройство (выключатель или кнопка)

  4. Соединительные провода

С помощью простой электрической цепи работают мои игрушки.

Для наглядности мы с папой собрали такую электрическую цепь (прил.2) (рис.7,8).

hello_html_m3d85b814.jpg hello_html_m63038c50.jpg

Рис.7. Электрическая цепь Рис.8. Электрическая цепь

hello_html_m6e7c2290.pnghello_html_686a5962.png

Рис.9. Так выглядит настоящая электросхема

Мы решили провести еще один эксперимент и сделать домашнюю, самодельную батарейку (прил.3).

Для этого нам понадобилось:

— прочное бумажное полотенце;

— пищевая фольга;

— ножницы;

— медные монеты;

— соль;

— вода;

— маленькая лампочка;

— 2 изолированных медных провода.

Как проводился опыт:

  1. Растворили в воде немного соли.

  2. Нарезали бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет.

  3. Намочили бумажные квадратики в соленой воде.

  4. Положили друг на друга стопкой: медную монету, фольгу. Снова монету, кусочек бумаги и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета (рис. 10).

  5. Зачищенный конец одного провода подложили под стопку, другой – подсоединили к лампочке. Один конец второго провода положили на стопку сверху, второй – присоединили к лампочке.

hello_html_m60cfce64.jpg

Рис.10. Опыт с монетами

Лампочка не загорелась, диод горел еле-еле, поэтому мы решили провести еще один опыт с помощью уксуса (прил.4).

Для этого нам потребуется:

  1. Уксусная кислота.

  2. Саморезы.

  3. Медная проволока.

  4. Маленькая лампочка.

  5. Коробки от “киндеров”.

  6. Изолированные провода.

Сначала мы соединили саморез и медный провод как на рис.11

hello_html_420276aa.pnghello_html_3c804fa0.png

Рис.11. Саморез и медный провод

Поставили коробки от “киндеров” в ряд, налили в них уксус и вставили в каждый “киндер” саморез. Как на рисунке 12.

hello_html_459cd4ce.pnghello_html_4b0e9a8d.png

Рис.12. Этап 1

Подсоединили с одной стороны провод к медной проволоке, с другой стороны к саморезу (рис.13).

hello_html_m6d1e178f.jpg

Рис.13. Этап 2

Подключили провода к лампочке и она начала светится (рис.14). Значит у нас получилось самим сделать батарейку.

hello_html_23cb86c3.jpg

Рис. 14. Этап 3

Так же ток возникает во фруктах и овощах. Я провела опыты с лимоном и картошкой (прил.5).

В лимон и картошку воткнула медную и цинковую пластины и измерила напряжение вольтметром (рис.15,16).

hello_html_m568a204.jpghello_html_m5bbe2922.jpghello_html_me9c9b38.jpg

Рис.15. Опыт с лимоном

hello_html_m36e3faf9.jpghello_html_7d511d0f.jpg

Рис. 16. Опыт с картошкой

Вольтметр показал, что в лимоне и в картошке возник электрический ток с примерно одинаковым напряжением.

Трех лимонов мне оказалось достаточно, чтобы светодиод потихоньку загорелся без дополнительных источников тока. Добавив еще один лимон, диод начал гореть в полную силу (рис.17), но лампочка, как и предыдущих опытах, не загорелась.

hello_html_2af65bd6.png

Рис.17. Опыт с лимоном

В опыте с картошкой я взяла 12 картофелин, но лампочка все равно не загорелась, светился только диод (рис.18).

hello_html_m16271488.jpghello_html_m74cdc884.jpg

Рис.18. Опыт с картошкой

При проделывании всех опытов я сделала вывод, что электрический ток появляется в результате химической реакции между металлом и какой-нибудь кислотой. Таким образом, можно сказать, что батарейка это устройство, производящее электроэнергию. Но одной батарейки недостаточно, чтобы лампочка светилась. Для этого необходимо составить замкнутую электрическую цепь. Элементы электрической цепи соединяются проводами и подключаются к источнику питания.

Как электричество попадает в наш дом

Современному человеку электричество необходимо, чтобы работали станки на заводах, ездили поезда, трамваи. А дома – чтобы работали различные приборы. Но откуда и как к нам в дом попадает электричество. И вот, что я узнала.

  1. Электричество для нашего дома производится на электростанции Зуевская ГРЭС.

  2. Дальше электричество движется по линиям электропередач под сильным напряжением до 100 тысяч вольт.

  3. Потом напряжение попадает в трансформаторы, чтобы понизиться и стать пригодным для домашних приборов.

  4. Из трансформатора электричество попадает в наш дом.

Для получения такого большого количества электроэнергии строят электростанции. Ток на них получают с помощью особого устройства – генератора. Когда он крутится, то вырабатывается ток. Чтобы привести в действие генератор используют разные виды энергии.

На тепловых электростанциях (рис.19) электроэнергия получается от сгорания топлива (уголь, газ, мазут).

hello_html_m944b32.png

Рис. 19. Тепловая электростанция

Если генератор приводит в движение энергия падающей воды, то такая электростанция называется гидроэлектростанция (рис.20).

hello_html_2675db44.png

Рис. 20. Гидроэлектростанция

Еще бывают атомные электростанции (рис.21), на которых используется энергия, выделяемая при ядерной реакции.

hello_html_m21a2fa54.png

Рис. 21. Атомная электростанция

Но большие электростанции вырабатывают ток, который называется переменным. Он течет не по прямой, а очень быстро колеблется. Батарейка вырабатывает ток, который течет прямо без колебаний. Его называют постоянным током. Когда вы нажимаете на выключатель лампы или какого-нибудь прибора, то электрический ток, пришедший от генератора, начинает течь по проводам, и прибор начинает действовать, а лампочка – светиться.

ВЫВОДЫ

В результате всех проведенных исследований я сделала выводы:

  1. Электричество – это общее название всех явлений, связанных со свойствами электрических зарядов.

  2. Ток – это направленное движение электрических зарядов под действием сил электрической природы.

  3. Моя гипотеза о том, что ток бывает разным подтверждена. Ток бывает переменным и постоянным.

  4. Электричество попадает в наши дома по электрической цепи с электростанций.

Литература:

  1. Леенсон И.А. Загадочные заряды и магниты. Занимательное электричество. Издательство: ОлмаМедиаГрупп, 2014 г.;

  2. www.kindergenii.ru;

  3. www.detskiychas.ru;

  4. www.pochemuha.ru;

  5. www.xliby.ru

Приложение 1

hello_html_2c2315eb.jpg hello_html_m6156880.jpg

hello_html_mbea4645.jpg hello_html_679026ad.jpg

Приложение 2

hello_html_7785a731.jpghello_html_513cee62.jpg

hello_html_1bea01b.jpg

Приложение 3

hello_html_11f5460a.jpg
hello_html_mb56368b.jpg

hello_html_m60cfce64.jpg

Приложение 4

hello_html_420276aa.pnghello_html_3c804fa0.pnghello_html_459cd4ce.png

hello_html_m4026759.jpghello_html_60e389f5.jpghello_html_m7d8da644.jpg

hello_html_23cb86c3.jpg

Приложение 5

hello_html_50c34404.jpghello_html_7b886d1a.jpghello_html_3a7a0da9.jpg

hello_html_m7044e31.pnghello_html_6fcae84b.jpghello_html_215fcbe4.jpg

hello_html_79290b1a.jpghello_html_5e552f3.jpg hello_html_m26bbbb35.jpg

Приложение 6

hello_html_m742f812e.pnghello_html_m309135b4.png

hello_html_6d9e8856.png

Откуда приходит наше электричество?

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

За прошедшее столетие основными источниками энергии, используемыми для производства электроэнергии, были ископаемое топливо, гидроэлектроэнергия и, начиная с 1950-х годов, атомная энергия.Несмотря на сильный рост использования возобновляемых источников энергии в течение последних нескольких десятилетий, ископаемое топливо остается доминирующим во всем мире. Их использование для производства электроэнергии продолжает увеличиваться как в абсолютном, так и в относительном выражении: в 2017 году ископаемое топливо произвело 64,5% мировой электроэнергии по сравнению с 61,9% в 1990 году.

Доступ к надежному электричеству 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 снизиться, если мы хотим смягчить изменение климата, и мы должны перейти на более чистые источники энергии, чтобы уменьшить загрязнение воздуха. Это, вероятно, потребует значительного увеличения всех низкоуглеродистых источников энергии, из которых ядерная является важной частью.

Для достижения устойчивого мира необходимо обезуглерожить все сектора экономики, включая транспорт, тепло и промышленность. Электричество обеспечивает средства для использования низкоуглеродистых источников энергии, поэтому широко распространенная электрификация рассматривается в качестве ключевого инструмента для декарбонизации секторов, традиционно работающих на ископаемом топливе.По мере роста конечного использования электроэнергии и распространения преимуществ на электроэнергию для всех людей спрос значительно возрастет.

Уголь, газ и нефть

Электростанции на ископаемом топливе сжигают уголь или нефть для выработки тепла, которое, в свою очередь, используется для выработки пара для привода турбин, вырабатывающих электричество. На газовых электростанциях горячие газы приводят турбину в действие для выработки электроэнергии, тогда как газовая турбина с комбинированным циклом (CCGT) также использует парогенератор для увеличения количества вырабатываемой электроэнергии.В 2017 году ископаемое топливо произвело 64,5% электроэнергии по всему миру.

Эти установки 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 Cottam в Великобритании, которая использует уголь и газ для производства электроэнергии (Изображение: EDF Energy)

Сжигание ископаемого топлива для производства энергии приводит к значительному числу смертей из-за загрязнения воздуха.Например, по оценкам, только в одном Китае 670 000 человек умирают преждевременно — каждый год из-за использования угля.

Для предприятий, работающих на ископаемом топливе, требуется очень большое количество угля, нефти или газа. Во многих случаях эти виды топлива 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 нестабильной стоимости генерации и повышению потребительских цен.

ГЭС

Большинство крупных гидроэлектростанций вырабатывают электроэнергию путем хранения воды в обширных водоемах за плотинами. Вода из резервуаров течет через турбины для выработки электроэнергии. Гидроэлектростанции могут генерировать большое количество низкоуглеродистой электроэнергии, но количество площадок, подходящих для новых крупномасштабных плотин, ограничено. Гидроэлектроэнергию также можно производить с помощью русловых станций, но большинство подходящих для этого рек уже освоено.

Дамба Трех ущелий в Китае является крупнейшей в мире гидроэлектростанцией и крупнейшей в мире электростанцией (Фото: Le Grand Portage, CC BY-SA 2.0)

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

Затопление водохранилищ за плотинами и замедление стока речной системы ниже плотины также могут оказать серьезное влияние на окружающую среду и местное население. Например, во время строительства крупнейшей в мире гидроэлектростанции — плотины Три ущелья в Китае — около 1.3 миллиона человек были перемещены.
С точки зрения количества смертей от несчастных случаев гидроэлектростанция является самым смертоносным источником энергии. Самым большим числом погибших в результате аварии стал обвал плотины Баньцяо в китайской провинции Хэнань в 1975 году, в результате которого, согласно официальным оценкам, погибло 171 000 прямых и косвенных жертв.

Атомная энергия

Атомные энергетические реакторы используют тепло, выделяемое при расщеплении атомов, для выработки пара для приведения в движение турбины. Парниковые газы не образуются в процессе деления, и только очень небольшие количества производятся в течение всего ядерного цикла.Ядерная энергетика является экологически чистой формой производства электроэнергии и не способствует загрязнению воздуха. В 2018 году атомная энергия выработала 10,5% мировой электроэнергии.

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

Атомные электростанции, такие как электростанции, работающие на ископаемом топливе, очень надежны и могут работать в течение многих месяцев без перерыва, обеспечивая большое количество чистого электричества, независимо от времени суток, погоды или времени года.

Ядерное топливо может использоваться 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 потребность человека в электричестве в течение года, создает около 500 граммов отходов — он помещается в банку с газировкой. Всего 5 граммов из этого количества используется ядерное топливо — эквивалент листа бумаги.Существует несколько стратегий управления для использованного топлива, таких как прямая утилизация или рециркуляция в реакторах для выработки большего количества низкоуглеродного электричества.

Ветер и Солнце

Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра, солнечная энергия и малые гидроэлектростанции, вырабатывают электроэнергию с низким уровнем выбросов парниковых газов на протяжении всего их жизненного цикла. В 2017 году ветер и солнечная энергия выработали 4,4% и 1,3% мировой электроэнергии соответственно. Они не производят электричество предсказуемо или последовательно из-за присущей им зависимости от погоды.Выработка электроэнергии из ветряных турбин зависит от скорости ветра, и если ветер слишком слабый или слишком сильный, электричество вообще не производится. 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 готовности общественности разместить огромное количество турбин или панелей, необходимых для производства достаточного количества электроэнергии.Это связано с тем, что энергия ветра или солнца является рассеянной, что означает, что для выработки значительного количества электроэнергии требуется очень значительное количество земли.

Поскольку электричество не может быть легко сохранено, возобновляемые источники энергии должны поддерживаться другими формами производства электроэнергии. Крупнейшие батареи не могут работать в течение нескольких дней, не говоря уже о неделях, которые потребуются для резервного копирования возобновляемых источников энергии, чтобы обеспечить круглосуточное электроснабжение. Чтобы обеспечить стабильную подачу электроэнергии, газовые заводы все чаще предоставляют резервные услуги для возобновляемой электроэнергии.Установки, работающие на природном газе, выделяют большое количество углекислого газа во время работы, и значительные количества метана часто выделяются при добыче и транспортировке газа, которые способствуют изменению климата.

Биомасса

Завод по производству биомассы работает очень похоже на электростанции, работающие на газе и угле. Вместо того, чтобы сжигать газ или уголь, электростанция работает на различных видах биомассы (таких как специально выращенные деревья, щепа, бытовые отходы или «биогаз»). В 2017 году произведена биомасса 2.3% мировой электроэнергии.

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

Производство биомассы может потребовать много энергии, как с точки зрения производства самой биомассы, так и с точки зрения транспорта. Вследствие этого требуемая энергия может быть больше, чем значение энергии в конечном топливе, а выбросы парниковых газов могут быть такими же высокими или даже большими, чем выбросы от эквивалентного ископаемого топлива.Кроме того, для поглощения поглощенного диоксида углерода 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, оказывает негативное воздействие на здоровье населения, расположенного по соседству с растениями из биомассы.

Что будет питать наше электрическое будущее?

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

Чтобы удовлетворить растущий спрос на устойчивую энергию, Всемирная ядерная ассоциация представила программу «Гармония», которая ставит цель для ядерной энергетики обеспечивать как минимум 25% электроэнергии до 2050 года. Это будет означать, что к тому времени ядерная генерация должна утроиться в глобальном масштабе , Для того чтобы резко сократить уровни ископаемого топлива, ядерные и возобновляемые источники энергии должны работать вместе, чтобы обеспечить надежное, доступное и чистое будущее энергоснабжение.

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


Вас также может заинтересовать

,

Откуда берется энергия? Куда уходит энергия?

Откуда берется энергия? Куда уходит энергия?

Откуда берется энергия? Куда уходит энергия?

Энергия может быть найдена во многих вещах и принимает разные формы. Есть потенциал энергия в покоящихся объектах, которая заставит их двигаться, если сопротивление будет снято. В движущихся объектах есть кинетическая энергия. Молекулы, составляющие вся материя содержит огромное количество энергии, как Einstein E = mc ^ 2 указал нам.Энергия также может путешествовать в форме электромагнитных волн, такие как тепло, свет, радио и гамма-лучи. Ваше тело использует метаболическую энергию от вашего последнего приема пищи, когда вы читаете это. Энергия постоянно течет и меняется сформироваться. Если вы возьмете свою метаболическую энергию и потрете руки вместе, у вас есть превратил метаболическую энергию в механическую энергию. Ваши руки нагреются. Который это часть механической энергии, превращающейся в тепловую энергию.

Итак, энергия может изменить форму, но откуда эта энергия в итоге взялась? Давайте проследим цепочку событий.Велосипед катится вниз по склону, передавая потенциальная энергия в кинетическую (движение) энергии. Велосипед получил свой потенциал энергия (энергия из-за положения, связанного с гравитацией) всадником, использующим метаболический энергия для перемещения педалей. Педали использовали механическую энергию для перемещения цепи, который сдвинул колеса. Метаболическая энергия всадника произошла из химической энергии это было в молекулах пищи, которую она съела. Эта химическая энергия вошла животное, чье мясо она съела, переваривая растение и нарушая связывает в его молекул.Завод сделал молекулы, используя световую энергию с Солнца. Световая энергия Солнца исходила от электронов в его атомах, понижающихся энергетические состояния и высвобождение энергии. Энергия в атомах пришла от ядерной реакции в сердце Солнца. С чего начались ядерные реакции? Физикам думаю, что Большой Взрыв сделал.

Итак, короткий ответ: энергия, с которой мы сталкиваемся и ежедневно используем был с нами с самого начала вселенной и всегда будет с нами.Это просто меняет форму вокруг нас. Это называется закон сохранения энергия.


Что такое тепло?
Как движется тепло?
куда DS1 получает электричество?
Что возможны источники питания для спутников?
Как много энергии доступно для системы связи?
какой такое сопротивление?

Тепло движется по-разному в космосе, чем на Земле?
Какую роль играет Солнце в космических миссиях, как DS1?
Как шунт выпускает тепло в космос?
каждый действие имеет равную и противоположную реакцию?
Как все горит?

Что происходит с тепло, как только оно выпущено в космос?
Что делает электромагнитное излучение?
Как Какую мощность использует DS1? Сколько энергии он производит?
Как Какую мощность использует каждая часть системы (связи)?


,

Что такое электричество? | ОРЕЛ

Отказ от ответственности: Моя мама абсолютно ужасна, когда дело доходит до использования чего-либо в технологии. Она все еще называет свой роутер WIFI ротором по неизвестным мне причинам. Но я больше не пытаюсь ее поправлять, просто ради дополнительного смеха в жизни. Итак, я подумал, что может быть лучше, чем моя мама, чтобы объяснить электричество? В конце концов, они говорят, что если вы не можете объяснить концепцию достаточно просто, чтобы пятилетний ребенок мог ее понять, то вы на самом деле ее вообще не понимаете.

Электричество — это везде, где вы смотрите , и везде, куда вы не смотрите. Он находится в вашем теле, путешествуя по вашей электрической системе и вашему мозгу, что позволяет вам читать этот блог. И, глядя снаружи, вы обязательно найдете что-то в пределах досягаемости, что стало возможным благодаря электричеству.

Электричество — это призрак физического мира, очень похожий на ветер, делающий невидимые вещи на заднем плане, вдали от наших физически сфокусированных глаз. И только по этой причине я нахожу электричество таким чертовски увлекательным.Как однажды сказал Билл Най: «Мы живем в электрическом мире». Итак, для тех, кто когда-либо хотел знать, что такое электричество, мы объясняем это так просто, что даже ваша мама может понять.

Это как школьный танец — строительные блоки электричества

Электричество можно разбить на несколько очень простых, естественных элементов. Самым большим из которых является атом. Атомы это все. Они в твоем утреннем латте, в твоих волосах и даже в твоем туалете. Когда атомы собираются вместе, они образуют физические вещи, которые составляют наш мир.Чтобы создать атом, вам нужно три основных компонента — протон, нейтрон и электрон.

what-is-an-atom

Атом: строительный блок всего.

В замешательстве? Помните тот первый школьный танец, который вы посещали в начальной школе? Тот прекрасный период времени, когда мальчики испугались девочек, сжимаясь в углу, чтобы не получить трусики. Это отличная аналогия, чтобы понять, как работает атом. Вот актерский состав, с которым мы будем работать

  • Нил — Он нейтрон, который в мире электричества имеет нейтральный заряд или не заряжается.Он все еще думает, что девушки такие грубые.
  • Полли — Она протон, который заряжен положительно. Она очень влюблена в Нила и собирается заставить его танцевать с ней.

  • учителей — У них отрицательный заряд! Они любят парить на танцполе, переходя от ребенка к ребенку, следя за тем, чтобы ничего смешного не происходило.

Когда это трио попадает на танцпол, начинает появляться электричество. Нейл и Полли начинают неуклюжий медленный танец вместе, пытаясь избежать ног друг друга.Этот нейтральный нейтрон и положительный протонный танец происходят в центре каждого атома, на который вы смотрите; они неразделимы.

Через комнату мистер Тайс, пробираясь сквозь толпу с неодобрительным выражением лица. Мистер Тайс — отрицательно заряженный электрон, никогда не остававшийся привязанным к одной паре протонов и нейтронов, прежде чем приступить к расследованию следующего потенциального кризиса на танцполе.

Этот танец прямо здесь — это электричество в его основной форме. Если вы можете представить камеру на этой сцене, смотрящую сверху вниз, вы увидите, как группы Нейла и Полли сгрудились вместе, а учителя перемещаются из группы в группу.Это все о тех электронах, протонах и нейтронах, которые плотно прилегают друг к другу в атоме!

electricity-in-the-atom

Посмотрите на тех учителей электронов идти! Танец электричества в атоме.

Если вы хотите привязать определение к электричеству, вы можете сказать, что это поток электрического заряда . Но как в мире течет электричество? А что такое электрический заряд?

Противоположности

привлекают — понимание электрического заряда

Электрический заряд — это просто причудливый термин для привлечения противоположностей.Помните наши электроны и протоны из ранее? Они отрицательно и положительно заряжены. Или противоположности.

  1. Противоположности притягиваются друг к другу — положительно заряженные протоны всегда будут искать свои отрицательно заряженные электронные аналоги.
  2. Любит отталкивать друг друга — Соедините два положительно заряженных протона вместе, и вы получите противоположный эффект, протоны отталкиваются друг от друга, чтобы найти свои электроны.

В каждый момент каждого бодрствующего часа в мире существует протон, который ищет свой противоположно заряженный электрон.И здесь происходит волшебство. По мере того, как электроны переходят от атома к атому в поисках новых протонов, вы создаете то, что называется текущий . И вот как производится электричество, из простого движения электронов.

movement-of-electrons

Вот свободный поток электронов от протона к протону в поисках совпадения.

В области электроники вы увидите, что эти электроны повсюду танцуют в медных проводах, стекающих по проводам для питания вашего смартфона, ноутбука, автомобиля и практически неограниченного количества гаджетов и приспособлений, которыми мы располагаем в наши дни.Но подождите, вы можете спросить, почему электричество течет только через определенные вещи. Вы не можете включить телефон в чашу с желе, а электричество поступает из этой особой дыры в стене, так в чем же дело?

электроны разборчивы — электропроводность

Электроны — это избирательная группа, и вы не найдете электричества, протекающего через любой материал. В мире электроники это называется , , проводимость , . Вероятно, у вас есть смартфон, так что это должно быть довольно легко понять.Вытащите зарядный кабель, он сделан из резины, верно? Это было сделано по очень конкретной причине.

Резина, как и другие материалы, включая стекло, пластик и даже воздух, называется Изоляторы . Эти изоляторы служат супер важной цели; они удерживают вас от удара током или поражения электрическим током! Электроны не любят изоляторы и не будут тратить свое время на них.

В твоем зарядном кабеле не просто резина. Внутри вы найдете жгут медной проволоки.Этот материал, в том числе другие, такие как серебро и золото, называются проводников . Электроны любят пролетать вниз по проводникам, проникая прямо в ваш смартфон, чтобы восстановить заряд аккумулятора.

insulators-and-conductors

Простой взгляд на то, как изоляторы и проводники работают вместе в проводе.
(Источник изображения)

Теперь вы понимаете, что электричество состоит из атомов, а поток электронов создает электричество.Но откуда именно электричество? Это не просто волшебно появляется.

Как накачать электричество

В то время как электричество плавает вокруг нас, превращение его в форму, пригодную для работы вашей кофемашины или водонагревателя, — это совсем другое дело. Во-первых, вам нужен какой-то источник топлива. Точно так же, как вы используете газ для питания вашего автомобиля, вам нужно собирать некоторые природные ресурсы, включая уголь, газ, ветер или энергию солнца, чтобы питать электростанции, которые производят ваше электричество.

Независимо от того, какой ресурс вы используете, все равно получается привести в действие гигантскую турбину, которая представляет собой огромную прядильную машину с набором магнитов и меди внутри. Внутри этой турбины магнит вращается и вращается, посылая пучок свободных электронов по массивной медной проволоке.

steam-turbine

Турбины массивные! Вот лишь небольшая часть паровой турбины, используемой на электростанции. (Изображение предоставлено Siemens, Германия)

Все эти электроны затем проносятся по электрическим силовым кабелям, заводясь в вашем доме, чтобы использовать их, как вам угодно.Теперь, как все это электричество на самом деле оживляет всю нашу электронику?

Жив! — электрический ток и цепи

Если вы когда-нибудь планируете возиться с электроникой, то вы будете иметь дело только с одним видом электричества — текущим электричеством. Это тот тип электричества, которое поступает из розетки в вашем доме, обеспечивая необходимый сок для питания ваших приборов, компьютеров, освещения и так далее. Так как же все это текущее электричество заставляет ваши вещи работать? Через магию цепи .

Схема — это просто причудливое имя для полного пути. Подумайте об этом так — электроны должны быть в состоянии непрерывного цикла без каких-либо перерывов. В противном случае такие вещи, как холодильник или ноутбук отключатся и не будут работать. Помните, сколько раз вы включали и выключали свет в течение дня? Вы работали со схемой в течение многих лет! Включив переключатель, вы обеспечите полный путь для электронов, попадающих в вашу лампочку и выходящих на другую сторону.

Или, может быть, вы просто добавили новую пару батарей в свой контроллер Xbox One? Это еще одна схема в работе, с аккумулятором, действующим в качестве источника питания для цепи.Схемы могут быть чертовски сложными, но вот очень простой пример, чтобы показать вам, как все это работает для питания лампы от батареи:

led-simple-circuit

Как вы можете видеть на изображении выше, все отрицательно заряженные электроны из нашей батареи хотят попасть на положительную сторону цепи, чтобы объединиться со своими любимыми протонами. Чтобы совершить это путешествие, электроны сначала должны пройти через переключатель.

Но подождите, есть проблема! Схема не течет прямо сейчас, потому что переключатель не включен.Нажав этот переключатель вниз, как показано ниже, цепь теперь завершена, и электроны могут продолжать течь, наконец включив лампу и объединившись со своими любимыми положительными протонами.

closed-led-circuit

Небольшое примечание: в приведенной выше схеме работает так называемый постоянный ток (DC), где электроны текут только в одном направлении. Существует также переменный ток (AC), где электроны текут взад и вперед в чередующихся направлениях. Мы расскажем обо всем этом подробно в другом сообщении в блоге!

Резюме

Вот что мы рассмотрели:

  • Атом.Сначала мы говорили об основных строительных блоках электричества в форме атома. Помните нашу школу танцев? У вас есть ваши положительные девочки-протоны, мальчики с нейтральными нейтронами и учителя отрицательных электронов.
  • Электрический заряд. Затем мы узнали, как протоны и электроны объединяются, чтобы создать электрический заряд. Просто помните — противоположности привлекают. И как только электрон начинает двигаться от атома к атому, электричество начинает происходить.
  • Проводимость.Электроны — разборчивая связка, и они не будут проходить через все. Помните тот зарядный кабель для смартфона? Он имеет как изолятор (резиновый) снаружи, который защищает вас от ударов, так и проводник (медь) внутри, который любят электроны.
  • Производство электричества. Производство электричества, которое доставляется в ваш дом, является непростой задачей, и мы узнали о некоторых природных ресурсах, необходимых для того, чтобы все это произошло с помощью турбины, магнитов и некоторого медного провода.

Ток и схемы. Наконец, мы узнали о типе электричества, с которым вы будете иметь дело в электронике, называемом текущим электричеством. Это текущее электричество течет по полному пути, называемому цепью, для питания всех ваших гаджетов дома!

ты в шоке?

В двух словах электричество. Надеюсь, теперь все это имеет смысл. Мы даже призываем вас показать своей маме этот пост в блоге, чтобы узнать, что она об этом думает! Если это только начало вашего путешествия в электронику, тогда добро пожаловать на борт.Изучение этого материала — странное и увлекательное путешествие, и если вы когда-нибудь хотели, чтобы вас считали волшебником в группе друзей, вы попали в нужное место.

Начни свой первый кругооборот сегодня. Скачать EAGLE бесплатно.

,

Электростанции разных типов

Электричество — жизненная основа современного мира. Все, от часов до автомобилей, теперь работает на электричестве.

Чтобы представить нашу зависимость от электричества в цифрах, мы видим, что в 2008 году потребление электроэнергии в США составляло 2989 ТВт-ч (тера-ватт-часов). Перейдя к 2019 году, мы видим, что он увеличился до , 3971 ТВт-ч . TWh, равный 1 000 000 000 кВт-ч.

СВЯЗАННЫЕ: КАК РАБОТАЕТ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ?

Просто поразительно видеть, насколько мы теперь зависим от электричества в нашей повседневной жизни.Но откуда вся эта сила?

Ответ — электростанции. Они производят электричество для всего мира.

В мире существуют различные типы электростанций, которые работают совместно, чтобы удовлетворить растущую потребность в электроэнергии. Давайте подробно узнаем, как работают эти электростанции.

Гидроэлектростанции являются одними из самых эффективных и экологически чистых электростанций. На гидроэлектростанции электричество вырабатывается водой.

Подробно, потенциальная энергия воды преобразуется в электрическую энергию. Когда вода падает с турбины с высоты, она вращает якорь, соединенный с генератором.

Когда турбина вращается, генератор начинает вырабатывать электричество. Затем это электричество направляется на все подстанции для распределения электроэнергии.

Крупнейшая в мире электростанция — это гидроэлектростанция, называемая плотиной Три ущелья. Плотина создает поразительные 22 500 МВт энергии.

Это достигается благодаря использованию 34 генераторов энергии. Плотина настолько велика, что после ее строительства плотина в одиночку замедлила вращение Земли.

Одним из преимуществ гидроэлектростанции является то, что в процессе производства энергии не образуются отходы.

Атомные электростанции также возглавляют список электростанций, которые могут производить огромное количество энергии. Атомная электростанция работает путем преобразования ядерной энергии в электричество.

Тепло от ядерного реактора используется для превращения воды в пар. Пар под давлением затем используется для вращения турбин, соединенных с генератором.

В отличие от электростанций, работающих на угле или природном газе, атомная электростанция не должна сжигать что-либо для производства тепла. Весь процесс приведен в действие ядерным делением.

Гранулы с низкообогащенным ураном загружены в атомную электростанцию. Затем атом урана расщепляется, создавая ядерное деление. Этот процесс высвобождает огромное количество энергии.

Преимущество атомной электростанции состоит в том, что им не нужно сжигать что-либо для производства энергии. Следовательно, выброс углерода от атомной электростанции очень низок.

Недостатки атомной электростанции — это ядерные отходы, которые она создает, и высокая стоимость ее строительства. Атомная энергия составляет более , или 10%, мировых потребностей в энергии.

Самая большая атомная электростанция в мире — электростанция Касивадзаки-Карива, расположенная в Японии.Он способен вырабатывать 7 965 МВт энергии с использованием семи кипящих реакторов.

Первые две электростанции, которые мы обсуждали, имеют низкий углеродный след. Угольные электростанции — полная противоположность. У них большой углеродный след, но на угольные электростанции приходится почти 40% и мировых потребностей в энергии.

На угольных или электростанциях, работающих на угле, сжигается уголь для превращения воды в пар. Этот пар затем используется для вращения турбин, которые вырабатывают электричество с помощью генератора.

Угольная электростанция мощностью 1000 МВт мощностью сжигает до 9000 тонн угля в день. Этот процесс выделяет очень большое количество загрязняющих веществ в воздух.

Если мы посмотрим на потребление угля для производства электроэнергии, ни одна страна не приблизится к Китаю. Восемь из одиннадцати мощностей (более 5GW и ) находятся в Китае.

Кроме того, Китай является крупнейшим источником выбросов CO2 в мире!

Электростанция DatangTuoketuo — крупнейшая в мире тепловая электростанция с мощностью 6.7GW . Этот угольный завод использует более 21 миллионов тонн угля в год для удовлетворения энергетических потребностей Китая.

Угольные электростанции относятся к категории тепловых электростанций. Дизельные и природные газовые электростанции — это два других типа тепловых электростанций, которые обычно используются для выработки электроэнергии.

Благодаря достижениям в области производства энергии мы теперь имеем больше, чем просто тепловые, атомные и гидроэлектростанции.Их называют нетрадиционными электростанциями.

Эти электростанции способны производить чистую энергию (или зеленую энергию). Давайте узнаем, о чем они все!

Солнечные электростанции: Солнечные электростанции используют энергию солнца для производства электроэнергии. Солнечные панели захватывают солнечный свет с помощью фотоэлектрических элементов и преобразуют его в электричество.

Сегодня все большее число стран обращают внимание на использование солнечной энергии для компенсации своей зависимости от ископаемого топлива.Tengger Desert Solar Park в настоящее время является крупнейшей в мире солнечной электростанцией по мощности. Он способен производить 1547MW энергии.

Ветряные электростанции: Ветряные электростанции преобразуют энергию ветра в электрическую энергию с помощью ветряных турбин. Они также очень эффективны при производстве чистой энергии.

Коллекция ветряных мельниц, расположенных на территории, называется ветряной электростанцией. Ветряная электростанция Ганьсу в Китае, которая завершается в 2020 году, считается самой большой ветряной электростанцией в мире.

Геотермальная электростанция: Геотермальные электростанции похожи на паротурбинные электростанции, которые мы обсуждали ранее. Однако, вместо того, чтобы сжигать ископаемое топливо, геотермальные электростанции используют тепло от ядра земли для создания пара.

Крупнейшей геотермальной электростанцией является Комплекс Гейзеров, расположенный в США. Он способен вырабатывать 1520 МВт энергии. Самое большое ограничение геотермальной энергии состоит в том, что есть только несколько мест на земле, где она может быть установлена.Также стоимость бурения и строительства завода может быть довольно дорогой.

Приливная электростанция: Приливные электростанции используют приливные заборы или приливные заграждения, чтобы использовать силу приливов. Коэффициенты принятия для приливных электростанций были низкими, поскольку существуют некоторые критические ограничения для реализации приливных электростанций.

На протяжении многих лет мы наблюдаем постоянный рост спроса на энергию во всем мире.И, двигаясь вперед, нет никаких признаков того, что этот паттерн замедлится в ближайшее время! Ежегодный рост уровня загрязнения является свидетельством нашей тревожной скорости потребления ископаемого топлива.

СВЯЗАННЫЕ: МОЩНОСТЬ ЯДЕРНОГО ФУЗИЯ В XXI ВЕКЕ

Что мы можем сделать, так это отойти от источников энергии с высоким содержанием углерода, таких как ископаемое топливо, и использовать возобновляемые источники энергии. Различные компании и страны приложили огромные усилия для того, чтобы это видение стало реальностью.

В ближайшие годы мы можем надеяться увидеть больше электростанций, работающих на экологически чистой энергии, чем заводов по производству CO2.

Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о