Jeste li tijekom grmljavinske oluje vidjeli bljesak jarke svjetlosti na nebu? To se zove 'munja' i primjer je električne energije. To je vidljivo pražnjenje atmosferskog elektriciteta koji se kreće između oblaka ili od oblaka prema tlu. Dok munja zagrijava zrak, stvara udarni val koji uzrokuje zvuk grmljavine.
U ovoj lekciji naučit ćemo o:
Električna energija je vrsta kinetičke energije uzrokovane kretanjem električnih naboja. Ove nabijene čestice nazivamo elektronima. Količina energije ovisi o brzini naboja – što se brže kreću, nose više električne energije. Zamislimo da je električni naboj predstavljen lopticom bačenom na prozor. Ako bacite loptu vrlo brzo, ona će imati više energije da razbije prozor. Ako ne bacite loptu brzo, ona neće imati dovoljno energije da razbije prozor.
Električni vodovi služe za prijenos i distribuciju električne energije.
Električna energija je vrsta energije koja dolazi od električne energije.
Kinetička energija je energija tijela koje se kreće.
Električni vlakovi koriste električnu energiju za pogon elektromotora, pogon njihovih kotača i osiguravanje kretanja.
Neki primjeri električne energije su:
Električna energija može biti potencijalna ili kinetička energija. Nastaje zbog protoka električnog naboja. Energija se može promatrati kao rad potreban da se neki objekt pomakne ili podvrgne sili. Uzmimo primjer baterije - u bateriji je električna energija često potencijalna energija sve dok se ne primijeni neka sila da nabijene čestice obave određeni rad i postanu kinetička energija. Kada upalite svjetlo kod kuće, potencijalna energija putuje niz žicu i pretvara se u svjetlosnu i toplinsku energiju.
Prije nego što se električna energija isporuči krajnjem korisniku, sva električna energija je potencijalna energija. Nakon što se pretvori iz potencijalne energije, električnu energiju uvijek možemo nazvati drugim oblikom energije poput svjetlosti, topline, gibanja itd.
Pogledajmo sada još dva važna pojma u vezi s električnom energijom - električni naboj, električno polje i električna struja.
Električni naboj je osnovno svojstvo materije koje nose neke subatomske čestice (npr. elektroni i protoni) koje upravlja načinom na koji te čestice utječu na elektromagnetsko polje. Električni naboj može biti pozitivan ili negativan, javlja se u diskretnim jedinicama i niti se stvara niti uništava. Uzrokuje privlačne i odbojne sile između čestica. Jednako nabijeni objekti se međusobno odbijaju, a suprotno nabijeni objekti privlače. Coulombov zakon određuje veličinu sile privlačenja ili odbijanja.
Električno polje je fizičko polje koje okružuje električki nabijene čestice i djeluje silom na sve ostale nabijene čestice u polju, bilo da ih privlači ili odbija.
Električna struja je tijek električnog naboja u krugu. To je brzina protoka naboja kroz danu točku u električnom krugu. Električna struja se mjeri u kulonima po sekundi, a uobičajena jedinica je amper (amper, A).
Sljedeća ilustracija prikazuje negativno nabijene čestice koje se kreću kroz žicu u električnom krugu i stvaraju elektricitet
Električna energija nastaje kada se mehanička energija iskoristi i koristi za rotaciju turbine. Mehanička energija za okretanje turbine može doći iz različitih izvora, uključujući vodu koja pada, vjetar ili paru iz topline generirane bilo nuklearnom reakcijom ili izgaranjem fosilnih goriva.
Na primjer:
U nuklearnoj elektrani nuklearna energija zagrijava vodu u paru. Para se koristi za okretanje lopatice turbine, koja pokreće generator kako bi električni naboji dobili svoju energiju.
U hidroelektrani se voda koja pada koristi za okretanje lopatica turbine. Lopatice okreću generator za stvaranje električne energije.
Solarna energija je energija proizvedena izravno od sunca. Sunčeva energija se može pretvoriti u električnu energiju ili koristiti za zagrijavanje zraka, vode ili drugih tekućina.
U vjetrenjači, snaga vjetra okreće lopaticu turbine, što – pogađate! – tjera generator da stvara električnu energiju.
Ispod je slika vjetrenjača:
Osnovna jedinica električne energije je Joule.
Komercijalna jedinica električne energije je kilovat-sat (kWh).
Električna energija može se pretvoriti u druge oblike energije poput toplinske energije, svjetlosne energije, gibanja itd. Najpoznatiji primjeri su:
Možete li se sjetiti još kojeg primjera transformacije električne energije u druge oblike energije?
