Trong một cơn giông bão, bạn đã bao giờ nhìn thấy một tia sáng rực rỡ trên bầu trời chưa? Đây được gọi là 'tia chớp' và là một ví dụ về năng lượng điện. Đó là sự phóng điện nhìn thấy được của điện khí quyển di chuyển giữa các đám mây hoặc từ các đám mây xuống mặt đất. Khi sét làm nóng không khí, nó tạo ra sóng xung kích gây ra âm thanh của sấm sét.
Trong bài học này chúng ta sẽ tìm hiểu về:
Điện năng là một loại động năng do các điện tích chuyển động sinh ra. Những hạt tích điện này được gọi là electron. Lượng năng lượng phụ thuộc vào tốc độ của các điện tích – chúng di chuyển càng nhanh thì chúng càng mang nhiều năng lượng điện. Hãy tưởng tượng một điện tích được thể hiện bằng một quả bóng được ném vào cửa sổ. Nếu bạn ném quả bóng rất nhanh, nó sẽ có nhiều năng lượng hơn để phá vỡ cửa sổ. Nếu bạn không ném quả bóng nhanh, nó sẽ không có đủ năng lượng để phá vỡ cửa sổ.
Đường dây điện được sử dụng để truyền tải và phân phối năng lượng điện.
Điện năng là một loại năng lượng có nguồn gốc từ năng lượng điện.
Động năng là năng lượng của vật chuyển động.
Tàu điện sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, điều khiển bánh xe và chuyển động.
Một số ví dụ về năng lượng điện là:
Năng lượng điện có thể là thế năng hoặc động năng. Nó là kết quả của dòng điện tích. Năng lượng có thể được coi là công việc cần thiết để di chuyển một vật thể hoặc khiến nó chịu tác dụng của một lực. Hãy lấy ví dụ về pin - trong pin, năng lượng điện thường là thế năng cho đến khi một lực nào đó được tác dụng để làm cho các hạt tích điện thực hiện một số công việc và trở thành động năng. Khi bạn bật đèn ở nhà, thế năng sẽ truyền xuống dây dẫn và chuyển hóa thành năng lượng ánh sáng và nhiệt.
Trước khi năng lượng điện được cung cấp cho người dùng cuối, tất cả năng lượng điện là năng lượng tiềm năng. Một khi nó được chuyển đổi từ năng lượng tiềm năng, chúng ta luôn có thể gọi năng lượng điện là một dạng năng lượng khác như ánh sáng, nhiệt, chuyển động, v.v.
Bây giờ, hãy xem xét hai thuật ngữ quan trọng khác liên quan đến năng lượng điện - điện tích, điện trường và dòng điện.
Điện tích là một tính chất cơ bản của vật chất được mang bởi một số hạt hạ nguyên tử (ví dụ: electron và proton) chi phối cách các hạt này bị ảnh hưởng bởi trường điện từ. Điện tích có thể dương hoặc âm, xảy ra trong các đơn vị riêng biệt và không được tạo ra cũng như không bị phá hủy. Nó gây ra lực hấp dẫn và lực đẩy giữa các phân tử. Các vật tích điện cùng dấu thì đẩy nhau và các vật nhiễm điện trái dấu thì hút nhau. Định luật Coulomb xác định độ lớn của lực hấp dẫn hoặc lực đẩy.
Điện trường là trường vật chất bao quanh các hạt tích điện và tác dụng lực lên tất cả các hạt tích điện khác trong trường, hút hoặc đẩy chúng.
Dòng điện là dòng điện tích chạy trong mạch. Đó là tốc độ dòng điện tích đi qua một điểm nhất định trong một mạch điện. Dòng điện được đo bằng coulomb trên giây và đơn vị thường được sử dụng là Ampe (amp, A).
Hình minh họa sau đây cho thấy các hạt tích điện âm di chuyển qua một dây dẫn trong mạch điện tạo ra điện
Năng lượng điện được tạo ra khi năng lượng cơ học được khai thác và sử dụng để quay tuabin. Năng lượng cơ học để quay tuabin có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nước rơi, gió hoặc hơi nước từ nhiệt sinh ra do phản ứng hạt nhân hoặc do đốt cháy nhiên liệu hóa thạch.
Ví dụ:
Trong một nhà máy điện hạt nhân, năng lượng hạt nhân làm nóng nước thành hơi nước. Hơi nước được sử dụng để quay cánh tuabin, làm quay máy phát điện để cung cấp năng lượng cho các điện tích.
Trong nhà máy thủy điện, nước rơi xuống được sử dụng để quay các cánh tuabin. Các cánh quay máy phát điện để tạo ra năng lượng điện.
Năng lượng mặt trời là năng lượng được sản xuất trực tiếp từ mặt trời. Năng lượng mặt trời có thể được chuyển đổi thành điện năng hoặc được sử dụng để làm nóng không khí, nước hoặc các chất lỏng khác.
Trong cối xay gió, năng lượng gió làm quay cánh tua-bin, mà – bạn đã đoán ra rồi đấy! – làm cho máy phát điện tạo ra năng lượng điện.
Dưới đây là hình ảnh về những chiếc cối xay gió:
Đơn vị cơ bản của năng lượng điện là Joule.
Đơn vị thương mại của năng lượng điện là kilowatt-giờ (kWh).
Năng lượng điện có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác như năng lượng nhiệt, năng lượng ánh sáng, chuyển động, v.v. Các ví dụ nổi tiếng nhất là:
Bạn có thể nghĩ ra bất kỳ ví dụ nào khác về sự biến đổi năng lượng điện thành các dạng năng lượng khác không?
