Електрична енергија је важан концепт који помаже у управљању светом какав познајемо. Само у САД просечна породица користи 10.649 киловат-сати (кВх) годишње , што је довољно електричне енергије да скува преко 120.000 лонаца кафе!

Али разумевање шта је електрична енергија и како функционише може бити тешко. Зато смо саставили овај чланак да бисмо вас просветлили! (Опростите на шали нашег оца.)

Наставите да читате да бисте сазнали све о електричној енергији, укључујући:

• Дефиниција електричне енергије
• Како функционише електрична енергија
• Ако је електрична енергија потенцијална или кинетичка
• Примери електричне енергије

Док завршите са овим чланком, познаћете основе електричне енергије и моћи ћете да видите њен утицај свуда око вас.

Имамо много тога да покријемо, па хајде да заронимо!

Дефиниција електричне енергије

Дакле, шта је електрична енергија? Укратко, електрична енергија је енергија (и кинетичка и потенцијална) у наелектрисаним честицама атома која се може користити за примену силе и/или рад. То значи да електрична енергија има капацитет да помери предмет или изазвати акцију .

Електрична енергија је свуда око нас у много различитих облика. Неки од најбољих примера електричне енергије су аутомобилске батерије које користе електричну енергију за напајање система, зидне утичнице које преносе електричну енергију за пуњење наших телефона и наши мишићи који користе електричну енергију за контракцију и опуштање!

Електрична енергија је свакако важна за наш свакодневни живот, али постоји и много других врста енергије . Топлотна енергија, хемијска енергија, нуклеарна енергија, светлосна енергија и звучна енергија су само неке од других главних врста енергије. Иако може доћи до преклапања типова енергије (као што је зидна утичница која даје светлост лампи која производи малу количину топлоте), важно је напоменути да врсте енергије делују различито једна од друге , иако они могу се претворити у друге врсте енергије .

Овај видео са кратким објашњењем о електрицитету је одличан пример о томе шта је електрична енергија и како функционише.

Како функционише електрична енергија?

Сада када знате шта је електрична енергија, покрићемо одакле долази електрична енергија.

Ако сте учили стање раније сте можда знали да енергија не може бити ни створена ни уништена. Иако се може чинити да резултати електричне енергије долазе ниоткуда, енергија у а муња или долази са сесије џогирања низ промена на молекуларном нивоу. Све почиње од атома.

Атоми садрже три главна дела : неутрони, протони и електрони. Језгро, или центар атома, састоји се од неутрона и протона. Електрони круже око језгра у шкољкама. Електронске шкољке изгледају као прстенови или орбиталне путање које обилазе језгро.

(АГ Цезар/ Викимедиа )

Број љуски које атом има зависи од много ствари, укључујући тип атома и да ли је позитивно, негативно или неутрално наелектрисан. Али ево најважније ствари када је у питању електрична енергија: електрони у љусци која је најближа језгру имају снажну привлачност за језгро, али та веза слаби како се крећете ка најудаљенијој љусци. Најудаљенија љуска атома је позната као валентна љуска... а електрони у тој љусци су познати као валентни електрони!

Пошто су валентни електрони само слабо повезани са атомом, они се заправо могу присилити оут њихових орбита када дођу у додир са другим атомом. Ови електрони могу скочити са спољашње љуске свог матичног атома у спољашњу љуску новог атома. Када се то деси, производи електричну енергију.

Дакле, како знате када је атом припремљен да добије или изгуби електроне да би створио електричну енергију? Само погледајте валентне електроне. Атом може имати само осам валентних електрона у својој спољашњој љусци, такође познатој као октет. Ако атом има три или мање валентних електрона, већа је вероватноћа да ће изгубити електроне на други атом. Када атом изгуби електроне до те мере да су његови протони бројнији од његових електрона, постаје позитивно наелектрисан катион .

Слично томе, већа је вероватноћа да ће атоми који имају скоро пуну валентну љуску (са шест или седам валентних електрона) добитак електрона да би имали пун октет. Када атом добије електроне до тачке у којој је број електрона већи од протона атома, постаје негативно наелектрисан анион .

Без обзира да ли атом добија или губи електроне, тхе акт кретање електрона од једног атома до другог резултира електричном енергијом . Ова електрична енергија се може користити у облику електричне енергије за ствари као што су напајање апарата у вашој кући или покретање пејсмејкера. Али такође може бити претварају у друге врсте енергије , попут топлотне енергије из тостера који је прикључен на зид.

Мислите да су електрична енергија и струја иста ствар? Не баш! Електрична енергија је само један резултат електричне енергије.

Електрична енергија против електричне енергије

Иако ови термини звуче слично, електрична енергија и струја нису иста ствар . Док је сва електрична енергија резултат електричне енергије, није сва електрична енергија електрична енергија.

Према Кхан Ацадеми , енергија се дефинише као мерење способности објекта да ради. У физици, рад је енергија за објекат да би се померио објекат Као што смо говорили у претходном одељку, електрична енергија долази од кретања електрона између атома, што ствара пренос енергије... такође познат као рад. Овај рад генерише електричну енергију, која се мери у џулима.

Имајте на уму да електрична енергија може бити претварају у све врсте других врста енергије , попут топлотне енергије из тостера који је прикључен на зид. Та топлотна енергија ствара топлоту која претвара ваш хлеб у тост! Дакле, док електрична енергија моћи постаје струја, не имати до!

Када се електронски ток електричне енергије каналише кроз проводник, попут жице, он постаје електрична енергија. Ово кретање електричног набоја је названа електрична струја (и мери се у ватима). Ове струје, завршене кроз електрична кола , може напајати наше телевизоре, плоче за кување и још много тога, а све зато што је електрична енергија била усмерена на производњу одређене жељене радње, као што је паљење екрана или кључање воде.

Да ли је електрична енергија потенцијална или кинетичка?

Ако сте раније проучавали енергију, знате да енергија може пасти у две различите главне категорије: потенцијалне и кинетичке. Потенцијална енергија је у суштини ускладиштена енергија. Када се валентни електрони атома спрече да скачу, тај атом је у стању да задржи – и складишти – потенцијалну енергију.

протоколи слоја везе података

С друге стране, кинетичка енергија је у суштини енергија која покреће или покреће нешто друго. Кинетичка енергија преноси своју енергију на друге објекте како би створила силу на том објекту. У кинетичкој енергији, електрони се слободно крећу између валентних љуски како би створили електричну енергију. Дакле, потенцијална енергија ускладиштена у том атому се претвара у кинетичку енергију...и на крају у електричну енергију.

Дакле, да ли је електрична енергија потенцијална или кинетичка? Одговор је обоје! Међутим, електрична енергија не може бити и потенцијална и кинетичка у исто време. Када видите да електрична енергија врши рад на другом објекту, то је кинетичка, али непосредно пре него што је могла да обави тај посао, то је била потенцијална енергија.

Ево примера. Када пуните телефон, електрична енергија која се креће из зидне утичнице у батерију телефона је кинетичка енергија. Али батерија је дизајнирана да држи електричну енергију за каснију употребу. Та задржана енергија је потенцијална енергија, која може постати кинетичка када сте спремни да укључите телефон и користите га.

преко ГИПХИ

Електромагнети – попут оног изнад – раде јер су електрицитет и магнетизам блиско повезани.
(Невероватна наука/ Гипхи )

Какве везе електрична енергија има са магнетизмом?

Вероватно сте се играли магнетом у неком тренутку свог живота, тако да то знате магнети су објекти који магнетним пољем могу да привлаче или одбијају друге објекте.

Али оно што можда не знате је то магнетна поља су узрокована покретним електричним набојем. Магнети имају полове, северни пол и јужни пол (они се зову диполи). Ови полови су супротно наелектрисани - тако да је северни пол позитивно, а јужни негативно.

Већ знамо да атоми могу бити и позитивно и негативно наелектрисани. Испада да магнетна поља генеришу наелектрисани електрони који су поравнати један са другим! У овом случају, негативно наелектрисани атоми и позитивно наелектрисани атоми су на различитим половима магнета, што ствара и електричну и магнетно поље.

Пошто су позитивна и негативна наелектрисања резултат електричне енергије, то значи да је магнетизам уско повезан са системима електричне енергије. У ствари, таква је и већина интеракција између атома, због чега имамо електромагнетизам. Електромагнетизам је међусобно повезани односи између магнетног и електричног поља.

преко ГИПХИ

У наставку погледајте неке примере електричне енергије који дижу косу. #АнотхерДадЈоке
.гиф'хттпс://гипхи.цом.гиф' рел='ноопенер'>Гипхи )

д флип флоп

Примери електричне енергије

Можда се још увек питате, каква је електрична енергија у стварном свету? Не бој се! Имамо четири сјајна примера електричне енергије из стварног живота тако да можете сазнати више о електричној енергији у пракси.

Пример 1: Балон вам се залепио за косу

Ако сте икада били на рођенданској забави, вероватно сте испробали трик где балон утрљате по глави и залепите га на косу. Када однесете балон, коса ће вам лебдети након балона, чак и док га држите неколико центиметара од главе! Студенти физике знају да ово није само магија... то је статички електрицитет.

Статички електрицитет је једна од врста кинетичке енергије коју производи електрична енергија. Статички електрицитет се дешава када су две супстанце држе заједно супротстављене снаге . Зове се статична јер привлачност држи два објекта заједно све док се електронима не дозволи да се врате на своја првобитна места. Користећи оно што смо до сада научили, хајде да поближе погледамо како овај трик функционише.

Знамо да, да би се два атома привукла, морају имати супротна наелектрисања. Али ако и балон и ваша коса почну као неутрално наелектрисани, како долази до тога да имају супротна наелектрисања? Једноставно речено, када трљате балон о косу, неки од слободних електрона скачу са објекта на објекат , чинећи да ваша коса има позитиван набој, а балон негативан.

Када пустите, балон толико привлачи ваша коса да покушава да се задржи на месту. Ако покушате да одвојите привучена наелектрисања, ваша позитивно наелектрисана коса ће и даље покушати да остане везана за негативни балон лебдећи нагоре користећи ту кинетичку електричну енергију!

Међутим, ова атракција неће трајати вечно. Пошто је привлачност између балона и ваше косе релативно слаба, молекули ваше косе и балона ће сваки покушати да траже равнотежу враћајући свој првобитни број електрона, што их на крају доводи до губитка наелектрисања како добијају или губе електроне.

Пример 2: Срчани дефибрилатори

Ако тражите добре електричне примере и потенцијалне и кинетичке енергије, не тражите даље од дефибрилатора. Дефибрилатори су спасили хиљаде живота исправљајући неправилне откуцаје срца у хитним ситуацијама попут срчаног застоја. Али како то раде?

Није изненађујуће, дефибрилатори добијају своје способности спасавања од електричне енергије. Дефибрилатори садрже много електричне потенцијалне енергије која је ускладиштена у две плоче кондензатора дефибрилатора . (Она се понекад називају лопатицама.) Једна од плоча је негативно наелектрисана, док је друга позитивно наелектрисана.

Када су ове плоче постављене на различитим местима на телу, ствара се електрични вијак који скаче између две плоче. Потенцијална енергија постаје кинетичка енергија као електрони са позитивне плоче јуре на негативну плочу. Овај вијак пролази кроз људско срце и зауставља његове електричне сигнале унутар мишића у нади да ће се његов неправилан електрични образац поново покренути у нормалу.

Дефибрилатори садрже изузетно моћну електричну енергију, па будите опрезни ако сте икада у близини!

Пример 3: Ветротурбине

Често се постављају на удаљена места, ветротурбине претворити природни ветар у енергију која се може користити за напајање наших домова, технологије и још много тога. Али како турбина мења нешто тако наизглед неелектрично као ветар у употребљиву, одрживу енергију?

У свом најосновнијем, ветротурбине претварају енергију кретања у електричну енергију. Иако објашњење како ветар функционише заслужује сопствени блог пост, оно што треба да знате је да када ветар удари у лопатице турбине, окреће главчину ротора као ветрењача. Ова кинетичка енергија претвара унутрашњу компоненту, названу гондола, која садржи електрични генератор. Заузврат, овај генератор ову енергију претвара у електричну енергију форсирање електричних набоја већ присутан у генератору да се креће, стварајући електричну струју...која је такође електрична енергија.

Пошто се ово кретање каналише кроз електричне проводнике, посебно жице, овај ток оптужби се може наставити до већих електричних мрежа, попут кућа, насеља, па чак и градова.

Пример 4: Батерије у дечијој играчки

На исти начин на који турбина на ветар претвара једну врсту енергије у другу, батерија у дечијој играчки претвара енергију да би играчка функционисала. Батерије имају два краја, позитивни и негативни. Важно је ставити праве крајеве на права места у играчки, иначе неће радити.

Позитиван крај има — погађате! — позитиван набој, док негативни крај има негативан набој. То значи да негативни крај има много више електрона од позитивног краја, и батерија као целина покушава да дође до равнотеже. Начин на који то раде је кроз хемијске реакције које почињу када се батерије ставе у играчку која је укључена.

Позитивни крај не може једноставно доћи до негативног краја због киселине која их раздваја у унутрашњости батерије. Уместо тога, електрони морају да прођу кроз читаво коло играчке да достигне негативан крај, дозвољавајући лутки да плаче или хеликоптеру-играчки да лети.

Када сви електрони на позитивном крају дођу у равнотежу, више нема електрона који би прошли кроз ожичење, што значи да је време за нове батерије!

Уобичајене јединице електричне енергије

Иако је проучавање основне дефиниције и принципа електричне енергије важно, такође ћете морати да знате неке формуле и једначине док наставите да истражујете електричну енергију. Многе од ових формула користе исте симболе за означавање одређених јединица.

Укључили смо табелу неких од најчешћих јединица електричне енергије за вашу референцу, као и шта свака јединица значи.

Извор: хттпс://ввв.елецтроницс-туториалс.вс/дццирцуитс/елецтрицал-енерги.хтмл

Иако постоји много више јединица које ће вам можда требати у вашим једначинама за електричну енергију, ова листа би требало да вас покрене!

Закључак: Ево шта треба запамтити о електричној енергији

Прошли сте кроз убрзани курс о електричној енергији, и сада сте спремни да приступите сваком испиту или курсу који ће тестирати ваше знање из електричне физике. Међутим, ако се ничега више не сећате, имајте ово на уму у следећој лекцији о електричној енергији:

• Дефиниција електричне енергије: способност обављања посла.
• Електрична енергија долази из привлачност или одбојност негативно и позитивно наелектрисаних молекула.
• Електрична енергија је и потенцијална и кинетичка енергија.
• Неколико примера електричне енергије су дефибрилатор, батерија и ветротурбине .

Надамо се да сте били позитивно набијени свим информацијама на овом блогу! Наставите да учите и за кратко време постаћете професионалац за електричну енергију.

Шта је следеће?

Треба вам додатна помоћ са формулама из физике? Онда је ова листа једначина управо оно што тражите.

Да ли размишљате о више часова физике у средњој школи?Полагање АП физике може вам помоћи да продубите своје научне вештине и зарадити вам факултетски кредит. Сазнајте више о АП физици – и разликама између АП физике 1, 2 и Ц – у овом чланку.

Ако сте у ИБ физици, и ми имамо за вас.Ево рашчлањења наставног плана курса, а ево нашег прегледа најбољих водича за ИБ физику.