Haben Sie während eines Gewitters einen hellen Lichtblitz am Himmel gesehen? Dies wird „Blitz“ genannt und ist ein Beispiel für elektrische Energie. Es ist die sichtbare Entladung atmosphärischer Elektrizität, die sich zwischen Wolken oder von Wolken zum Boden bewegt. Wenn ein Blitz die Luft erhitzt, erzeugt er eine Stoßwelle, die Donnergeräusche verursacht.
In dieser Lektion lernen wir Folgendes:
Elektrische Energie ist eine Art kinetische Energie, die durch die Bewegung elektrischer Ladungen entsteht. Diese geladenen Teilchen werden Elektronen genannt. Die Energiemenge hängt von der Geschwindigkeit der Ladungen ab – je schneller sie sich bewegen, desto mehr elektrische Energie tragen sie. Stellen wir uns vor, eine elektrische Ladung wird durch einen Ball dargestellt, der gegen ein Fenster geworfen wird. Wenn Sie den Ball sehr schnell werfen, hat er mehr Energie, um das Fenster zu zerbrechen. Wenn Sie den Ball nicht schnell werfen, hat er nicht genug Energie, um das Fenster zu zerbrechen.
Stromleitungen dienen der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie.
Elektrizität ist eine Energieart, die aus elektrischer Energie stammt.
Kinetische Energie ist die Energie eines sich bewegenden Objekts.
Elektrische Züge verwenden Strom, um Elektromotoren anzutreiben, ihre Räder anzutreiben und für Bewegung zu sorgen.
Einige Beispiele für elektrische Energie sind:
Elektrische Energie kann potentielle oder kinetische Energie sein. Sie entsteht durch den Fluss einer elektrischen Ladung. Energie kann als die Arbeit angesehen werden, die erforderlich ist, um ein Objekt zu bewegen oder es einer Kraft auszusetzen. Nehmen wir das Beispiel einer Batterie – in einer Batterie ist elektrische Energie oft potentielle Energie, bis eine gewisse Kraft aufgebracht wird, um die geladenen Teilchen dazu zu bringen, etwas Arbeit zu leisten und kinetische Energie zu werden. Wenn Sie zu Hause Ihr Licht einschalten, wandert die potenzielle Energie durch das Kabel und wird in Licht und Wärmeenergie umgewandelt.
Bevor elektrische Energie an den Endverbraucher geliefert wird, ist die gesamte elektrische Energie potenzielle Energie. Sobald sie aus potentieller Energie umgewandelt wurde, können wir elektrische Energie immer als eine andere Energieform wie Licht, Wärme, Bewegung usw. bezeichnen.
Betrachten wir nun zwei weitere wichtige Begriffe in Bezug auf elektrische Energie – elektrische Ladung, elektrisches Feld und elektrischer Strom.
Eine elektrische Ladung ist eine grundlegende Eigenschaft von Materie, die von einigen subatomaren Teilchen (z. B. Elektronen und Protonen) getragen wird und bestimmt, wie diese Teilchen von einem elektromagnetischen Feld beeinflusst werden. Elektrische Ladung kann positiv oder negativ sein, tritt in diskreten Einheiten auf und wird weder erzeugt noch zerstört. Es bewirkt Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen den Teilchen. Gleich geladene Objekte stoßen sich ab und entgegengesetzt geladene Objekte ziehen sich an. Das Coulombsche Gesetz bestimmt die Größe der Anziehungs- oder Abstoßungskraft.
Ein elektrisches Feld ist das physikalische Feld, das elektrisch geladene Teilchen umgibt und auf alle anderen geladenen Teilchen im Feld eine Kraft ausübt, die sie entweder anzieht oder abstößt.
Ein elektrischer Strom ist ein Fluss elektrischer Ladung in einem Stromkreis. Es ist die Rate des Ladungsflusses an einem bestimmten Punkt in einem Stromkreis vorbei. Der elektrische Strom wird in Coulomb pro Sekunde gemessen, und die allgemein verwendete Einheit ist Ampere (Ampere, A).
Die folgende Abbildung zeigt, dass negativ geladene Teilchen, die sich durch einen Draht in einem Stromkreis bewegen, Strom erzeugen
Elektrische Energie wird erzeugt, wenn mechanische Energie nutzbar gemacht und zum Drehen einer Turbine verwendet wird. Die mechanische Energie zum Drehen der Turbine kann aus einer Vielzahl von Quellen stammen, einschließlich fallendem Wasser, Wind oder Dampf aus Wärme, die entweder durch eine Kernreaktion oder durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe erzeugt wird.
Zum Beispiel:
In einem Kernkraftwerk erhitzt Kernenergie Wasser zu Dampf. Der Dampf wird verwendet, um eine Turbinenschaufel anzutreiben, die einen Generator antreibt, um elektrischen Ladungen ihre Energie zu geben.
In einem Wasserkraftwerk wird fallendes Wasser verwendet, um die Turbinenschaufeln zu drehen. Die Blätter drehen den Generator, um elektrische Energie zu erzeugen.
Solarenergie ist Energie, die direkt von der Sonne erzeugt wird. Sonnenenergie kann in Strom umgewandelt oder zur Erwärmung von Luft, Wasser oder anderen Flüssigkeiten genutzt werden.
In einer Windmühle dreht die Windkraft das Turbinenblatt, das – Sie haben es erraten! – lässt den Generator elektrische Energie erzeugen.
Unten ist ein Bild von Windmühlen:
Die Grundeinheit der elektrischen Energie ist das Joule.
Die kommerzielle Einheit der elektrischen Energie ist die Kilowattstunde (kWh).
Elektrische Energie kann in andere Energieformen wie Wärmeenergie, Lichtenergie, Bewegung usw. umgewandelt werden. Die bekanntesten Beispiele sind:
Fallen Ihnen noch weitere Beispiele für die Umwandlung elektrischer Energie in andere Energieformen ein?
