Der bloße Gedanke an eine Welt ohne Elektrizität scheint unmöglich. Es ist eines der größten Geschenke, die die Wissenschaft der Menschheit gemacht hat. Fast alles in unserer heutigen Welt hängt von elektrischer Energie ab.
Und die elektrische Abhängigkeit wird voraussichtlich nur mit der Zeit zunehmen. Schätzungen anzeigen dass im Jahr 2018 der weltweite Strombedarf auf gestiegen ist 23.000 TWh, und diese Zahl wird wahrscheinlich mit jedem Jahr zunehmen. Diese explodierende Nachfrage ist für die Hälfte des wachsenden Energiebedarfs verantwortlich und nimmt a 20% Anteil am weltweiten Gesamtenergieverbrauch.
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Diese Statistiken zeigen deutlich, dass Elektrizität der Generator der Zukunft ist. Wie können wir jedoch eine so erstaunliche Menge an Elektrizität erzeugen, um den ständig steigenden Anforderungen gerecht zu werden? Lassen Sie es uns herausfinden!
Elektrizität definiert
Elektrizität kann als eine Energieform definiert werden, die durch den Elektronenfluss von positiven und negativen Punkten innerhalb eines Leiters erzeugt wird. Wir betrachten Elektrizität als sekundäre Energiequelle.
Dies liegt daran, dass es nicht als fertiges Produkt geliefert wird, sondern durch Primärquellen wie Wind, Sonnenlicht, Kohle, Erdgas, Kernspaltungsreaktionen und Wasserkraft erzeugt werden muss.
Hier sind einige grundlegende Möglichkeiten, wie wir Strom erzeugen können und wie dies getan werden kann!
1. Strom durch Reiben
Die ersten Beobachtungen über elektrische Phänomene wurden im antiken Griechenland gemacht. Dies geschah, als der Philosoph Thales von Milet 640-546 v. Chr. Fanden heraus, dass Bernsteinriegel beim Reiben an gebräunter Haut attraktive Eigenschaften aufweisen, die sie zuvor nicht besaßen.
Es ist dasselbe Experiment, das jetzt durchgeführt werden kann, indem eine Plastikstange mit einem Tuch gerieben wird. Indem sie näher an kleine Papierstücke gebracht wird, zieht sie diese an, wie es für elektrifizierte Körper charakteristisch ist.
Wir alle kennen die Auswirkungen statischer Elektrizität. Einige Menschen sind anfälliger für den Einfluss statischer Elektrizität als andere. Bestimmte Fahrzeugbenutzer spüren die Auswirkungen, wenn sie einen Schlüssel verwenden oder die Fahrzeugplatte berühren.
Wir statische Elektrizität erzeugen wenn wir einen Stift mit unserer Kleidung reiben. Das gleiche passiert, wenn wir ein Stück Glas mit Seide oder Bernstein mit Wolle reiben.
Daher sind die Konzepte Ladung und Mobilität für das Studium der Elektrizität von wesentlicher Bedeutung, und ohne sie könnte der elektrische Strom nicht existieren.
2. Elektrizität durch chemische Einwirkung
Alle Batterien bestehen aus einem Elektrolyten der flüssig, fest oder halbfest sein kann, einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode. Ein Elektrolyt ist ein Ionenleiter.
Eine der Elektroden erzeugt Elektronen und die andere Elektrode empfängt sie. Wenn die Elektroden an den zu speisenden Stromkreis angeschlossen werden, erzeugen sie elektrischen Strom.
Die Batterien, bei denen die Chemikalie nach Umwandlung der chemischen Energie in elektrische Energie nicht in ihre ursprüngliche Form zurückkehren kann, werden als Primär- oder Voltaikbatterien bezeichnet.
Die Sekundärbatterien oder Akkumulatoren sind reversibel. Bei diesen Batterietypen kann die Chemikalie, die in den Elektroden unter Erzeugung elektrischer Energie reagiert, wiederhergestellt werden, indem ein elektrischer Strom in entgegengesetzter Richtung zum normalen Betrieb der Batterie durch sie geleitet wird.
3. Elektrizität durch Lichteinwirkung
As Sonnenlicht wird intensiver, die zwischen den beiden Schichten der Photovoltaikzelle erzeugte Spannung steigt an. Aber wie funktioniert eine Photovoltaikzelle?
In Abwesenheit von Licht erzeugt das System keine Energie. Wenn Sonnenlicht auf die Platte trifft, beginnt die Zelle zu funktionieren. Die Photonen des Sonnenlichts interagieren mit den verfügbaren Elektronen und erhöhen ihre Energieniveaus.
Auf diese Weise wird Strom durch Sonnenenergie erzeugt.
4. Thermische Elektrizität durch Wärmewirkung
Eine Wärmeerzeugungsanlage ist ein Anlagentyp, bei dem eine Turbine, die mit Dampf unter Druck betrieben wird, verwendet wird, um die Achse der elektrischen Generatoren zu bewegen. konventionelle Wärmeleistung Anlagen und Kernwärmekraftwerke nutzen die in Druckdampf enthaltene Energie.
Das einfachste Beispiel ist das Anschließen eines mit kochendem Wasser gefüllten Kessels an ein Schaufelrad, das wiederum mit einem Generator verbunden ist. Der Dampfstrahl aus dem Kessel bewegt den Rotor.
Daher können wir auf viele Arten Dampf erhalten, z. B. durch Verbrennen von Kohle, Öl, Gas, Siedlungsabfällen oder durch Nutzung einer großen Wärmemenge, die durch Kernspaltungsreaktionen erzeugt wird. Sie können sogar Dampf erzeugen, indem Sie die Sonnenenergie konzentrieren.
Es wäre nicht falsch zu sagen, dass Wärmeenergie eine der häufigsten Arten der Stromerzeugung ist.
5. Elektrizität durch Magnetismus
1819 Hans Christian Oersted Ein dänischer Physiker machte eine außergewöhnliche Entdeckung, indem er beobachtete, dass man eine Magnetnadel durch elektrischen Strom ablenken kann. Diese Entdeckung, die einen Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus zeigte, wurde vom französischen Wissenschaftler André Marie Ampère entwickelt.
Ampère untersuchte die Kräfte zwischen Drähten, durch die elektrische Ströme zirkulieren. In gleicher Weise der französische Physiker Dominique François Arago bekanntermaßen magnetisiertes Eisen, indem es in der Nähe eines mit Strom verlaufenden Kabels platziert wird.
Danach entdeckte der britische Wissenschaftler Michael Faraday 1831, dass die Bewegung eines Magneten in der Nähe eines Kabels einen elektrischen Strom induziert. Dieser Effekt war das Gegenteil von dem von Oersted.
So Oersted demonstriert dass ein elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugen könnte. Andererseits hat Faraday gezeigt, dass wir ein Magnetfeld verwenden könnten, um elektrischen Strom zu erzeugen. Beide Entdeckungen sind bahnbrechend.
In diesem Zusammenhang gelang dank des britischen Physikers die vollständige Mischung der Theorien von Magnetismus und Elektrizität. James Clerk Maxwell Maxwell sagte die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus und identifizierte Licht als elektromagnetisches Phänomen.
Wie offensichtlich ist, mussten viele Wissenschaftler und Forscher feststellen, dass Elektrizität auch durch Magnetismus erzeugt werden kann.
6. Durch Druck erzeugter Strom
Der Druck, den unterirdische Wasserströmungen ausüben, ist der Prozess, der in großen Schiffen als alternative Energie zum Hauptsystem verwendet wird. Bei Dämmen wird Elektrizität erzeugt, indem ein kontrollierter Hochdruckwasserfluss durch eine Zwangsleitung freigesetzt wird.
Das Wasser treibt Turbinen an, die die Generatoren bewegen und somit elektrischen Strom erzeugen. Dieser hohe Niederspannungsstrom fließt dann durch einen Spannungsverstärker, der ihn in Elektrizität umwandelt.
7. Hydraulische Elektrizität durch Wassereinwirkung
Von allen oben aufgeführten Methoden zur Energieerzeugung wird magnetische Energie am häufigsten zur Erzeugung von Elektrizität in großen Mengen verwendet. Ihre Erzeugung basiert auf der Tatsache, dass beim Bewegen eines Leiters in Gegenwart eines Magneten eine geordnete Bewegung der Elektronen erfolgttritt im Dirigenten auf.
Dies geschieht aufgrund der durch das Magnetfeld verursachten Anziehungskräfte und Abstoßung. Der Betrieb von Lichtmaschinen, Motoren und Dynamos basiert auf dieser Form der Stromerzeugung.
Es ist bemerkenswert, dass Wasserkraft erzeugt ca. 9% des Stroms in den USA. Darüber hinaus ist er erneuerbar und kann mit sehr geringen Emissionen erzeugt werden.
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