Explainer: Vad är el?

Elektricitet är en form av energi. Elektricitet är flödet av elektroner. All materia består av atomer, och en atom har ett centrum, som kallas en kärna. Kärnan innehåller positivt laddade partiklar som kallas protoner och oladdade partiklar som kallas neutroner. En atoms kärna omges av negativt laddade partiklar som kallas elektroner. Den negativa laddningen för en elektron är lika med den positiva laddningen för en proton, och antalet elektroner i en atom är vanligtvis lika med antalet protoner. När balanskraften mellan protoner och elektroner blir upprörd av en yttre kraft, kan en atom få eller förlora en elektron. När elektroner "förloras" från en atom, utgör dessa elektronernas fria rörelse en elektrisk ström.

Elektricitet är en grundläggande del av naturen och det är en av våra mest använda energiformer. Vi får el, som är en sekundär energikälla, från omvandlingen av andra källor till energi, som kol, naturgas, olja, kärnkraft och andra naturliga källor, som kallas primära källor. Många städer och städer byggdes bredvid vattenfall (en primär källa till mekanisk energi) som vände vattenhjul för att utföra arbete. Innan elproduktionen påbörjades för över 100 år sedan, tändes hus med fotogenlampor, mat kyldes i islådor och rum värmdes av vedeldade eller koleldade spisar. Börjar med

För att lösa problemet med att skicka el över långa avstånd, George Westinghouse utvecklade en enhet som kallas en transformator. Transformatorn tillät elektricitet att överföras effektivt över långa avstånd. Detta gjorde det möjligt att leverera el till bostäder och företag som ligger långt från den elproducerande anläggningen.

Trots att det är mycket viktigt i våra dagliga liv, stannar de flesta av oss sällan för att tänka hur livet skulle vara utan el. Men som luft och vatten tenderar vi att ta el för givet. Varje dag använder vi elektricitet för att göra många funktioner för oss - från belysning och värme / kyla våra hem, till att vara strömkällan för tv-apparater och datorer. Elektricitet är en kontrollerbar och bekväm form av energi som används vid tillämpningar av värme, ljus och kraft.

Idag inrättas USA: s (USA) elkraftsindustri för att säkerställa att en tillräcklig elförsörjning är tillgänglig för att uppfylla alla krav på efterfrågan vid varje givet ögonblick.

En elektrisk generator är en anordning för att konvertera mekanisk energi till elektrisk energi. Processen är baserad på förhållandet mellan magnetism och elektricitet. När en tråd eller något annat elektriskt ledande material rör sig över ett magnetfält uppstår en elektrisk ström i tråden. De stora generatorerna som används av elverksindustrin har en stationär ledare. En magnet fäst vid änden av en roterande axel är placerad inuti en stationär ledande ring som är lindad med en lång, kontinuerlig trådbit. När magneten roterar inducerar den en liten elektrisk ström i varje trådavsnitt när den passerar. Varje tråddel utgör en liten, separat elektrisk ledare. Alla små strömmar i enskilda sektioner ger upp till en ström av betydande storlek. Denna ström är vad som används för elkraft.

En elkraftverk använder antingen en turbin, motor, vattenhjul eller liknande maskin för att driva en elektrisk generator eller en enhet som konverterar mekanisk eller kemisk energi till elektricitet. Ångturbiner, förbränningsmotorer, gasförbränningsturbiner, vattenturbiner och vindturbiner är de vanligaste metoderna för att generera el.

Det mesta av elen i USA produceras i ångturbiner. En turbin konverterar den rörliga vätskans (vätska eller gas) kinetiska energi till mekanisk energi. Ångturbiner har en serie blad monterade på en axel mot vilken ångan tvingas, varigenom axeln är ansluten till generatorn. I en fossilbränd ångturbin bränns bränslet i en ugn för att värma vatten i en panna för att producera ånga.

Kol, petroleum (olja) och naturgas bränns i stora ugnar för att värma vatten för att göra ånga som i sin tur pressar på bladen i en turbin. Visste du att kol är den största enskilda primära energikällan som används för att generera el i USA? År 1998 använde mer än hälften (52%) av länets 3,62 biljoner kilowattimmar el som kol som energikälla.

Naturgas, förutom att det bränns till värmevatten för ånga, kan också brännas för att producera varmt förbränningsgaser som passerar direkt genom en turbin och snurrar turbinens blad för att generera elektricitet. Gassturbiner används ofta när användningen av elnätet är efterfrågad. 1998 brände 15% av landets el av naturgas.

Petroleum kan också användas för att ånga för att vrida en turbin. Restolja, en produkt raffinerad från råolja, är ofta petroleumprodukten som används i elektriska anläggningar som använder petroleum för att ånga. Petroleum användes för att generera mindre än tre procent (3%) av all el som genererades i amerikanska elverk 1998.

Kärnkraft är en metod där ånga produceras genom att värma vatten genom en process som kallas kärnklyvning. I ett kärnkraftverk innehåller en reaktor en kärna med kärnbränsle, främst anrikat uran. När atomer av uranbränsle drabbas av neutroner klyvs de (splittras), frigör värme och fler neutroner. Under kontrollerade förhållanden kan dessa andra neutroner slå fler uranatomer, dela upp fler atomer och så vidare. Därigenom kan kontinuerlig klyvning äga rum och bilda en kedjereaktion som frisätter värme. Värmen används för att förvandla vatten till ånga, som i sin tur snurrar en turbin som genererar el. 2015 används kärnkraft för att generera 19,47 procent av all landets el.

Från och med 2013 står vattenkraften för 6,8 procent av den amerikanska elproduktionen. Det är en process där strömmande vatten används för att snurra en turbin ansluten till en generator. Det finns huvudsakligen två grundläggande typer av vattenkraftsystem som producerar el. I det första systemet samlas strömmande vatten i behållarna som skapats genom användning av dammar. Vattnet faller genom ett rör som kallas en penna och applicerar tryck mot turbinbladen för att driva generatoren för att producera elektricitet. I det andra systemet, som kallas flodström, utövar flodströmmen (snarare än fallande vatten) tryck på turbinbladen för att producera elektricitet.

Geotermisk kraft kommer från värmeenergi begravd under jordytan. I vissa områden i landet rinner magma (smält materia under jordskorpan) tillräckligt nära jordens yta för att värma underjordiskt vatten till ånga, som kan tappas för användning vid ångturbin växter. Från och med 2013 genererar denna energikälla mindre än 1% av elen i landet, dock en bedömning av den amerikanska energin Information Administration om att nio västerländer potentiellt kan producera tillräckligt med el för att leverera 20 procent av landets energibehov.

Solenergi härrör från solens energi. Solens energi är emellertid inte tillgänglig på heltid och den är vitt spridd. Processerna för att producera elektricitet med solens energi har historiskt sett varit dyrare än att använda konventionella fossila bränslen. Fotovoltaisk omvandling genererar elektrisk kraft direkt från solens ljus i en solcellcell. Solvärmeelektriska generatorer använder strålningsenergin från solen för att producera ånga för att driva turbiner. Under 2015 levererades mindre än 1% av landets el från solenergi.

Vindkraft härrör från omvandlingen av energin i vinden till elektricitet. Vindkraft, som solen, är vanligtvis en dyr källa för att producera el. 2014 användes den för ungefär 4,44 procent av landets el. En vindkraftverk liknar en typisk vindkraftverk.

Biomassa (trä, kommunalt fast avfall (sopor) och jordbruksavfall, till exempel majskolvar och vete halm, är några andra energikällor för produktion av elektricitet). Dessa källor ersätter fossila bränslen i pannan. Förbränning av trä och avfall skapar ånga som vanligtvis används i konventionella ång-elektriska anläggningar. 2015 svarar biomassa för 1,57 procent av den el som produceras i USA.

Den elektricitet som produceras av en generator reser längs kablar till en transformator, som byter el från lågspänning till högspänning. Elektricitet kan flyttas långa sträckor mer effektivt med högspänning. Transmissionsledningar används för att transportera elen till en transformatorstation. Stationer har transformatorer som ändrar högspänningselektricitet till lågspänningselektricitet. Från transformatorstationen transporterar distributionslinjer el till hem, kontor och fabriker, som kräver lågspänningselektricitet.

Elektricitet mäts i effektenheter som kallas watt. Det fick namnet att hedra James Watt, uppfinnaren av ångmotor. En watt är en mycket liten mängd kraft. Det kräver nästan 750 watt för att motsvara en hästkraft. En kilowatt representerar 1 000 watt. En kilowattimmar (kWh) är lika med energin på 1000 watt som arbetar under en timme. Mängden el som ett kraftverk producerar eller som en kund använder över en tid mäts i kilowattimmar (kWh). Kilowattimmar bestäms genom att multiplicera antalet kW som krävs med antalet timmar användning. Om du till exempel använder en 40-watts glödlampa 5 timmar om dagen har du använt 200 watt ström, eller .2 kilowatt-timmar elektrisk energi.

Mer omElektricitet: Historia, elektronik och kända uppfinnare