Durante un temporale, hai visto un lampo di luce intensa nel cielo? Questo si chiama "fulmine" ed è un esempio di energia elettrica. È la scarica visibile dell'elettricità atmosferica che si muove tra le nuvole o dalle nuvole al suolo. Mentre il fulmine riscalda l'aria, crea un'onda d'urto che provoca il suono del tuono.
In questa lezione impareremo a:
L'energia elettrica è un tipo di energia cinetica causata dal movimento di cariche elettriche. Queste particelle cariche sono chiamate elettroni. La quantità di energia dipende dalla velocità delle cariche: più velocemente si muovono, più energia elettrica trasportano. Immaginiamo che una carica elettrica sia rappresentata da una palla lanciata contro una finestra. Se lanci la palla molto velocemente, avrà più energia per rompere la finestra. Se non lanci velocemente la palla, non avrà abbastanza energia per rompere la finestra.
Le linee elettriche sono utilizzate per trasmettere e distribuire energia elettrica.
L'elettricità è un tipo di energia che deriva dall'energia elettrica.
L'energia cinetica è l'energia di un oggetto in movimento.
I treni elettrici utilizzano l'elettricità per alimentare i motori elettrici, guidando le ruote e fornendo movimento.
Alcuni esempi di energia elettrica sono:
L'energia elettrica può essere energia potenziale o cinetica. Risulta dal flusso di una carica elettrica. L'energia può essere vista come il lavoro richiesto per spostare un oggetto o sottoporlo a una forza. Prendiamo l'esempio di una batteria: in una batteria, l'energia elettrica è spesso energia potenziale fino a quando non viene applicata una forza per far sì che le particelle cariche compiano un certo lavoro e diventino energia cinetica. Quando accendi la luce di casa, l'energia potenziale viaggia lungo il filo e viene convertita in luce e energia termica.
Prima che l'energia elettrica venga consegnata all'utente finale, tutta l'energia elettrica è energia potenziale. Una volta convertita da energia potenziale, possiamo sempre chiamare l'energia elettrica come un'altra forma di energia come luce, calore, movimento, ecc.
Ora, diamo un'occhiata ad altri due termini importanti in relazione all'energia elettrica: carica elettrica, campo elettrico e corrente elettrica.
Una carica elettrica è una proprietà fondamentale della materia trasportata da alcune particelle subatomiche (ad esempio elettroni e protoni) che regolano il modo in cui queste particelle sono influenzate da un campo elettromagnetico. La carica elettrica può essere positiva o negativa, si verifica in unità discrete e non viene né creata né distrutta. Provoca forze attrattive e repulsive tra le particelle. Gli oggetti con carica uguale si respingono e gli oggetti con carica opposta si attraggono. La legge di Coulomb determina l'entità della forza di attrazione o repulsione.
Un campo elettrico è il campo fisico che circonda le particelle elettricamente cariche ed esercita una forza su tutte le altre particelle cariche nel campo, attraendole o respingendole.
Una corrente elettrica è un flusso di carica elettrica in un circuito. È la velocità del flusso di carica oltre un dato punto in un circuito elettrico. La corrente elettrica viene misurata in coulomb al secondo e l'unità comunemente usata è Ampere (amp, A).
L'illustrazione seguente mostra che le particelle con carica negativa che si muovono attraverso un filo in un circuito elettrico creano elettricità
L'energia elettrica viene generata quando l'energia meccanica viene imbrigliata e utilizzata per far ruotare una turbina. L'energia meccanica per far girare la turbina può provenire da una varietà di fonti, tra cui acqua in caduta, vento o vapore dal calore generato da una reazione nucleare o dalla combustione di combustibili fossili.
Per esempio:
In una centrale nucleare, l'energia nucleare riscalda l'acqua trasformandola in vapore. Il vapore viene utilizzato per far girare una pala di turbina, che accende un generatore per fornire energia alle cariche elettriche.
In una centrale idroelettrica, l'acqua che cade viene utilizzata per far girare le pale della turbina. Le pale fanno girare il generatore per creare energia elettrica.
L'energia solare è l'energia prodotta direttamente dal sole. L'energia solare può essere convertita in elettricità o utilizzata per riscaldare aria, acqua o altri fluidi.
In un mulino a vento, l'energia eolica fa girare la pala della turbina, il che... avete indovinato! – fa sì che il generatore crei energia elettrica.
Di seguito una foto dei mulini a vento:
L'unità base dell'energia elettrica è il Joule.
L'unità commerciale dell'energia elettrica è il chilowattora (kWh).
L'energia elettrica può essere convertita in altre forme di energia come energia termica, energia luminosa, movimento, ecc. Gli esempi più noti sono:
Riesci a pensare a qualche altro esempio di trasformazione dell'energia elettrica in altre forme di energia?
