Πώς λειτουργεί η ηλεκτρική ενέργεια;

Υπάρχουν τρεις κύριες ιδιότητες που κάνουν την ηλεκτρική ενέργεια να λειτουργεί: τάση, ρεύμα και αντίσταση. Αυτές οι ιδιότητες συνεργάζονται μέσα σε ένα κύκλωμα, επιτρέποντας στον ηλεκτρισμό να μετακινείται από μέρος σε μέρος. Οι επιστήμονες μετρούν την τάση σε μονάδες που ονομάζονται βολτ, το ρεύμα σε αμπέρ και την αντίσταση σε ohms. Αυτά τα τρία μεγέθη οδηγούν σε μια απλή μαθηματική σχέση που ονομάζεται Νόμος του Ohm, όπου μια τάση ενός βολτ σε μια αντίσταση ενός ωμ δίνει ρεύμα ενός amp.

Η διαδικασία του ηλεκτρισμού ξεκινά όταν η ενέργεια από το φως, τη θερμότητα ή τα μαγνητικά πεδία διεγείρει τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου, κάνοντάς τα να κινούνται. Μερικά άτομα κρατούν τα ηλεκτρόνια τους κοντά στον πυρήνα και άλλα όχι. Τα άτομα με χαλαρή συγκράτηση των ηλεκτρονίων τους είναι τα καλύτερα στο να αγώγουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Υλικά όπως το ασήμι, ο χρυσός, ο χαλκός και το αλουμίνιο έχουν άτομα με χαλαρά συνδεδεμένα ηλεκτρόνια, όλα αυτά τα στοιχεία είναι μέταλλα και τα περισσότερα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Υλικά όπως το γυαλί, ο αέρας και το πλαστικό ονομάζονται μονωτές. Η σύνθεση των ηλεκτρονίων τους εμποδίζει τη ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος.

Για να ρέει ηλεκτρισμός σε ένα ρεύμα, πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος δύναμης ή πίεσης που ωθεί τα ηλεκτρόνια κατά μήκος. Αυτή η δύναμη ονομάζεται ηλεκτροκινητική δύναμη ή EMF, η οποία ονομάζεται επίσης τάση.

Ένα κύκλωμα μεταφέρει αυτό το ηλεκτρικό ρεύμα. Αποτελείται από μια ηλεκτρική πηγή, ένα φορτίο και αγωγούς όπως καλώδια που μεταφέρουν το ρεύμα μεταξύ της πηγής και του φορτίου. Ένα παράδειγμα ηλεκτρικής πηγής είναι μια μπαταρία. Το φορτίο θα μπορούσε να είναι σχεδόν κάθε είδους ηλεκτρονικό εξάρτημα, από έναν απλό λαμπτήρα έως πολύπλοκες συσκευές όπως τα smartphone.

Η ποσότητα της ηλεκτροκινητικής δύναμης που εφαρμόζεται από την πηγή καθορίζει πόση τάση περνάει από το κύκλωμα. Αντίθετα, ρεύμα είναι η ποσότητα των ηλεκτρονίων που ρέουν πέρα ​​από ένα σημείο του κυκλώματος σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.

Το τελευταίο κομμάτι του παζλ ηλεκτρικής ενέργειας έχει να κάνει με το είδος της αντίστασης που λειτουργεί ενάντια στο ηλεκτρικό ρεύμα. Για παράδειγμα, αν χρησιμοποιούσατε δύο καλώδια βαρέως μετρητή στο κύκλωμά σας, θα έρεε περισσότερο ρεύμα από ότι αν χρησιμοποιούσατε δύο λεπτά καλώδια. Τα παχύτερα καλώδια έχουν μικρότερη αντίσταση και επιτρέπουν μεγαλύτερο ρεύμα. Είναι παρόμοιο με το νερό που ρέει μέσα από έναν σωλήνα: Ένας μεγάλος σωλήνας μπορεί να μεταφέρει περισσότερο νερό από έναν στενό.

Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρει ισχύ και μπορείτε να υπολογίσετε την ηλεκτρική ισχύ σε βατ πολλαπλασιάζοντας τα βολτ επί αμπέρ. Το ρεύμα ρέει από την ηλεκτρική πηγή στο φορτίο και πάλι πίσω. το φορτίο χρησιμοποιεί την ηλεκτρική ενέργεια για να ολοκληρώσει μια χρήσιμη εργασία, όπως το άναμμα μιας λάμπας κουζίνας ή τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού κινητήρα σε ένα υβριδικό αυτοκίνητο.