الطاقة الكهربائية: 9 حقائق مهمة يجب أن تعرفها

تعريف الطاقة الكهربائية:

"الطاقة الكهربائية هي نوع من الطاقة التي يسببها تدفق الشحنة الكهربائية. في سياق الطاقة الكهربائية ، القوة المؤثرة هي التجاذب الكهربائي أو التنافر بين الجسيمات المشحونة.
اخترع العالم البريطاني مايكل فاراداي المبدأ الأساسي لتوليد الكهرباء ".

"الطاقة الكهربائية هي الطاقة الناتجة عن طاقة الوضع الكهربائي أو الطاقة الحركية - الطاقة المخزنة بسبب موضع الجسيم المشحون أو المجال الكهربائي. تُعرف حركة الجسيمات المشحونة عبر كابل أو موصل بالكهرباء أو التيار ".

كهرباء ساكنة:

تتولد الكهرباء الساكنة بفصل أو خلل من شحنتها السالبة والموجبة داخل عنصر. الكهرباء الساكنة هي نوع من طاقة الوضع الكهربائي. في حالة تراكم الشحنات الكافية ، قد يتم تفريغ الطاقة الكهربائية مثل التفريغ الكهروستاتيكي الذي يحدث بشكل طبيعي أو قد ينتج عنه شرارة مثل البرق.

توقع توليد الكهرباء حقوق الصورة: Delphi234 / CC0

أمثلة على الطاقة الكهربائية:

  • التيار المباشر (دس)
  • التيار المتردد (AC)
  • البرق الطبيعي
  • الطاقة المخزنة في البطاريات
  • شحنة مخزنة من المكثفات
  • خلايا توليد الكهرباء الموجودة في أسماك "الثعابين الكهربائية".

رموز الدوائر الكهربائية:

رموز الدوائر الكهربائية

استخدام الطاقة الكهربائية:

استخدام الطاقة الكهربائية رصيد الصورة: pixabay صور مجانية

وحدة الطاقة الكهربائية والتوجيه والتحويل: 

وحدة الطاقة الكهربائية

اتجاه التيار:

"اتجاه التيار هو اتجاه الشحنة الموجبة إذا تم وضعها في المجال الكهربائي. هذا عكس اتجاه تدفق الإلكترون ".

كولوم:

"كمية الكهرباء المنقولة في ثانية واحدة بتيار 1 أمبير."

فولت:

""1 فولت محدد جيدًا باستهلاك الطاقة بمقدار 1 جول لكل شحنة كهربائية قدرها 1 كولوم."

1 فولت = 1 جول / ك

إلكترون فولت (eV):

"الإلكترون فولت (eV) هو مقدار الطاقة الحركية المكتسبة أو المفقودة بواسطة e- التي تتسارع من وضع السكون بسبب فرق الجهد الكهربي البالغ 1 فولت في حالة الفراغ."

فولت لتحويل واط:

  • الواط (W) = Aolts (V) × Amps (A) = VA

تحويل الفولت إلى الجول:

  • الجول (J) = فولت (V) × كولوم (C) = VC

فولت لتحويل إلكترون فولت:

  • إلكترون فولت (eV) = فولت (V) × شحنة إلكترونية (e) = فولت (فولت) × 1.602176 هـ-19 كولوم (C)

العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية:

الجسيم المشحون (إلكترون ، أيون ، أو بروتون) سيخلق a المجال المغناطيسي إذا كان يتحرك أو يدور. وبالمثل ، فإن المجال المغناطيسي المتغير سيحفز تيارًا كهربائيًا داخل ملف (مثل موصل كبل سلكي). يشير الباحثون الذين درسوا الكهرباء بشكل كلاسيكي إلى مصطلح "الكهرومغناطيسية" لأن الكهرباء والمغناطيسية مرتبطان ببعضهما البعض.

توليد الكهرباء:

أنواع محطات توليد الطاقة:

  • محطات توليد الطاقة القائمة على الفحم.
  • محطات توليد الطاقة التي تعمل بالديزل والبترول.
  • محطة توليد كهرباء تعمل بالغاز
  • محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة.
  • قوة الكتلة الحيوية
  • محطات توليد الطاقة الحرارية الجوفية.
  • محطات الطاقة الشمسية.
  • محطات الطاقة الحرارية الشمسية.
  • محطة طاقة الرياح
  • محطات الطاقة النووية.
  • محطات الطاقة الكهرومائية.
  • محطة طاقة المد والجزر.

إنتاج الكهرباء هو إجراء لتوليد الطاقة الكهربائية من أشكال أخرى من الطاقة. تتوفر العديد من الإجراءات الأساسية لتغيير أشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية. يتم إنشاء الكهرباء بشكل متكرر في محطة توليد الكهرباء عن طريق التحويل الكهرومغناطيسي ، مدفوعًا بشكل أساسي بمحركات التسخين التي تغذيها احتراق المواد أو الانشطار النووي وطرق أخرى مثل الطاقة الحركية للمياه المتعرجة أو طاقة المد والجزر. يمكن استخدام تقنيات مختلفة لتوليد الكهرباء ، مثل الطاقة الشمسية الكهروضوئية والطاقة الحرارية الجوفية المنبعثة من الأرض.

كيف يتم توليد الكهرباء في محطة توليد الكهرباء؟

توربينات

يتم تشغيل معظم التوربينات المستخدمة في إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة الرياح أو البخار أو الطاقة النووية أو تدفق مياه الأنهار باستخدام السدود ، أو عن طريق حرق الوقود والبنزين أو البترول أو الغاز مثل الغاز الطبيعي والميثان والبروبان وما إلى ذلك. العمود الميكانيكي ، وبالتالي تحويل هذه الطاقات إلى الشكل الكهربائي عن طريق الحث الكهرومغناطيسي. هناك عدة طرق مختلفة لتوليد الطاقة ، مثل الرياح والمحركات المائية والحرارة وقوة المد والجزر.

تقود المحركات الحرارية معظم الأجيال. يوفر احتراق الوقود الأحفوري غالبية الطاقة لهذه الآلات ، باستخدام القليل من الموارد المتجددة وجزءًا صغيرًا من الانشطار. التوربينات البخارية (التي ابتكرها السير تشارلز بارسونز في عام 1884) تولد الآن حوالي ثمانين بالمائة من الطاقة الكهربائية في العالم باستخدام العديد من مصادر الحرارة المختلفة.

الطاقة المائية أو النوع الكهرومائي معروف جيدًا عن طريق موزع المياه من حركة الماء من مستوى الماء المتغير في خزان المياه المحاط بالسد. في الوقت الحاضر ، توفر محطات الطاقة الكهرومائية ما يقرب من عشرين بالمائة من كهرباء العالم بأسره. في المد والجزر ، ربما تم استغلال كل من ارتفاع وانخفاض المد والجزر أو المد والجزر المحيطي لتوليد الطاقة.

بخار

يتم غلي الماء لتوليد بخار شديد التسخين بواسطة الوقود الأحفوري ، وبشكل أساسي حرق الفحم في معظم محطات الطاقة الحرارية. حول و ان آكثر من 42% من كهرباء العالم يتم إنتاجها بهذه الطريقة.
في هذه العملية ، يتم توليد البخار عن طريق تفاعل الانشطار النووي الناتج عن الحرارة ويتبع نفس العملية مثل محطات الطاقة الحرارية الأخرى. ليس اكثر من و ان آكثر من 10% يتم إنتاج الكهرباء بهذه الطريقة في جميع أنحاء العالم ، ولكن نظرًا لأن الطاقة النظيفة المولدة لها ، فقد تصبح خيارًا جيدًا في المستقبل في الدول المتقدمة.
في محطة الطاقة المتجددة ، يتم إنتاج البخار بواسطة الكتلة الحيوية ، والديزل الحيوي ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والطاقة الحرارية الشمسية ، إلخ.

غاز طبيعي: 

في هذه العملية ، يتم تدوير التوربينات بشكل مباشر بواسطة الغاز المتولد عن الاحتراق ، إما دورات البخار والغاز ، أو ربما عن طريق الدورة المركبة. يستخدمون الحرارة لتوليد البخار وتوليد الطاقة عن طريق حرق الغاز الطبيعي. يتم إنتاج ما لا يقل عن عشرين بالمائة من كهرباء الكوكب من هذا المورد. يتم تشكيل هذا من خلال عملية تكوين مماثلة على حد سواء الوقود الأحفوري. العنصر الرئيسي في الغاز الطبيعي هو الميثان ، ويتكون من ذرة C و 4 H2 ذرات. يوفر هذا المورد حوالي 25٪ من طاقة الكوكب. الغاز المستخرج من البئر المحفور من أعماق البحار عبر طبقات جيولوجية مختلفة.

مولدات كهرباء

تقوم المولدات الكهربائية بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية. هذه التقنية هي الأكثر شيوعًا لتوليد الطاقة وتستند إلى قانون فاراداي الشعبي. عمليًا ، يتم إنجاز جميع عمليات الإنتاج الكهربائية القابلة للتسويق باستخدام منهجية الحث الكهرومغناطيسي ، في هذه الطاقة الميكانيكية للبخار ، يتم دفع عمود دوار لتدويره. على الرغم من أن توربينات الرياح توفر توليدًا كهربائيًا تجريبيًا عن طريق تدوير الدوار باستخدام تدفق الرياح.

مولدات كهربائية
جوردون نيل بروك ، مولد محطة كهرباء دراكسCC BY-SA 2.0

التأثير الكهروضوئي

"التأثير الكهروضوئي هو تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية للفوتون الضوئي إلى طاقة كهربائية." تقوم الألواح الكهروضوئية بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء في شكل DC. لتحويل هذا التيار المستمر إلى تيار متردد ، يمكن استخدام محولات الطاقة إذا لزم الأمر.

على الرغم من أن الشمس خالية تمامًا من التكلفة ووفرة ، فإن الكهرباء الشمسية مكلفة نسبيًا مقارنة بالكهرباء المتولدة بشكل روتيني بالوسائل التقليدية. تتضاءل خلايا السيليكون الشمسية مع كفاءة التحويل في السعر ، وتتوفر خلايا متعددة الوصلات. تم عرض أكثر من 40٪ من الفعالية في الأساليب التجريبية. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام الخلايا الكهروضوئية في المواقع التي لا يوجد فيها أي وصول إلى شبكة الكهرباء الخاصة بك ، أو كمصدر للكهرباء للمنازل والصناعات. أدت التطورات في التقنيات والتحسينات الكبيرة في الكفاءة ، إلى جانب الإعانات ، إلى تسريع تركيب الألواح الشمسية.

طاقة شمسية رصيد الصورة: pixabay صور مجانية

الكيمياء الكهربائية

الكيمياء الكهربائية هي تحويل تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية شكل الطاقة. يعد إنتاج الكهرباء الكهروميكانيكية أمرًا بالغ الأهمية في البرامج المتنقلة والمتنقلة. في الوقت الحاضر تأتي الكهرباء من البطاريات. تعمل الخلايا الأولية ، مثل إلكترونات الزنك المتكررة ، كمصادر طاقة مستقيمة ، ومع ذلك تستخدم الخلايا الثانوية مثل الخلايا أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن أيضًا للتخزين بدلاً من الأنظمة الرئيسية. يمكن استخدام هذه الأنظمة لاستخراج الكهرباء من خلية الوقود أو من المركبات الكيميائية.

انتقل إلى الأعلى