什么是电?

现代社会的发展离不开电,关于电,很多人的认知就是物理学课本上的磁生电,电生磁。

对于电本身是什么,从哪里来,很少有人知道。其实发电机只是起到收集电的作用,发电机本身并没有创造电。

利用发电机收集电的很像修仙小说中猪脚吸呐天地灵气,很有意思。什么是电?请看下文

 

什么是电?

电是能量的一种形式。电流是电子的流动。所有物质都是由原子组成的,一个原子有一个称为核的中心。原子核包含带正电的粒子(称为质子)和不带电的粒子(称为中子)。原子核被称为电子的带负电荷的粒子包围。电子的负电荷等于质子的正电荷,原子中的电子数通常等于质子的数。当质子和电子之间的平衡力因外力而破坏时,原子可能会获得或失去电子。当电子从原子“丢失”时,这些电子的自由运动构成电流。

 

电是自然的基本组成部分,是我们使用最广泛的能源之一。我们从其他能源(例如煤炭,天然气,石油,核能和其他自然能源)的转换中获得了电力,这是一种次要能源。许多城镇是在瀑布(机械能的主要来源)旁边建造的,瀑布使水车转动以进行工作。在一百多年前才开始发电之前,用煤油灯点亮房屋,在冰箱中冷却食物,并用燃木或燃煤的炉子加热房间。从本杰明·富兰克林的开始 在费城一个暴风雨的夜晚进行风筝实验后,电力原理逐渐被人们所理解。在1800年代中期,电灯泡的发明改变了每个人的生活 。1879年之前,弧光灯已将电用于室外照明。灯泡的发明使用电力将室内照明带到了我们的家中。

如何使用变压器?

为了解决长距离供电的问题,乔治·威斯汀豪斯( George Westinghouse) 开发了一种称为变压器的设备。变压器使电能能够有效地长距离传输。这样就可以为远离发电厂的家庭和企业供电。

尽管它在我们的日常生活中非常重要,但是我们大多数人很少停止思考没有电的生活会是什么样。然而,就像空气和水一样,我们倾向于将电力视为理所当然。每天,我们都用电为我们完成许多功能-从为房屋照明,供暖/制冷到成为电视和计算机的电源。电是在热,光和功率应用中使用的一种可控且方便的能源形式。

 

今天,美国(US)电力行业的建立是为了确保有足够的电力供应,可以在任何给定的瞬间满足所有需求的要求。

如何发电?

发电机是一种将机械能转换为电能的装置。该过程基于磁和电之间的关系。当导线或任何其他导电材料在磁场中移动时,导线中会产生电流。电力工业使用的大型发电机具有固定导体。固定在旋转轴末端的磁铁位于固定的导电环内,该导电环被一根长而连续的线材包裹。磁铁旋转时,通过时会在导线的每个部分中感应出一个小的电流。导线的每个部分都构成一个小的单独的电导体。各个部分的所有小电流加起来等于一个相当大的电流。该电流是用于电力的电流。

 

涡轮机如何用于发电?
电站利用涡轮机,发动机,水轮或其他类似机器驱动发电机或将机械能或化学能转化为电能的设备。蒸汽轮机,内燃机,燃气轮机,水轮机和风力涡轮机是最常用的发电方法。

 

美国的大部分电力都来自 蒸汽轮机。涡轮将运动的流体(液体或气体)的动能转换为机械能。蒸汽轮机具有安装在轴上的一系列叶片,蒸汽被压在轴上,从而旋转连接到发电机的轴。在化石燃料汽轮机中,燃料在熔炉中燃烧以加热锅炉中的水以产生蒸汽。

煤,石油(石油)和天然气在大型熔炉中燃烧以加热水以产生蒸汽,蒸汽又推动涡轮机叶片。您是否知道煤是美国用于发电的最大单一主要能源?1998年,该县3.62万亿千瓦时的电力中,有一半以上(52%)使用煤炭作为能源。

天然气除了被燃烧以加热水以产生蒸汽外,还可以燃烧产生直接通过涡轮机的热燃烧气体,旋转涡轮机叶片以发电。燃气轮机通常在电力需求量很大时使用。1998年,该国15%的电力是用天然气作为燃料。

石油也可以用来制造蒸汽来转动涡轮。残余燃料油是从原油中提炼的产品,通常是发电厂使用的石油产品,该发电厂使用石油制造蒸汽。1998年,石油用于发电的比例不到美国发电厂总发电量的百分之三(3%)。

核电 是一种通过称为核裂变的过程加热水来产生蒸汽的方法。在核电站中,反应堆包含核燃料的芯,主要是浓缩铀。当铀燃料原子被中子撞击时,它们裂变(分裂),释放热量并释放更多中子。在受控条件下,这些其他中子可以撞击更多的铀原子,分裂更多的原子,依此类推。由此,可以发生连续裂变,形成链反应,释放热量。热量用于将水变成蒸汽,进而使涡轮旋转发电。2015年,核能发电量占该国电力总量的19.47%。

截至2013年,水力发电量占美国发电量的6.8%。它是使用流动的水使连接到发电机的涡轮旋转的过程。产生电力的水力发电系统主要有两种基本类型。在第一个系统中,流动水积聚在由于使用水坝而形成的水库中。水通过称为压力管道的管道下降,并向涡轮叶片施加压力,以驱动发电机发电。在第二种系统中,称为河道,河流的力量(而不是水流)将压力施加到涡轮叶片上以发电。

其他发电源
地热能 来自埋在地下的热能。在该国的某些地区,岩浆(地壳下的熔融物质)流动得离地表足够近,以将地下水加热成蒸汽,可以将其抽出以用于汽轮机厂。截至2013年,该能源在美国的发电量不到1%,尽管美国能源信息署(US Energy Information Administration)评估说,西部的9个州有可能产生足够的电力以满足该国20%的能源需求。

太阳能来自太阳的能量。但是,太阳的能量无法全时使用,并且散布得很广。从历史上看,使用太阳能发电的过程比使用传统的化石燃料要昂贵。光伏转换直接从光伏(太阳能)电池中的太阳光产生电能。太阳热能发电机利用来自太阳的辐射能产生蒸汽来驱动涡轮机。2015年,仅不到1%的电力来自太阳能。

风能 是将风中包含的能量转换为电能而获得的。像太阳一样,风力通常是一种昂贵的发电来源。2014年,它的用电量约占全国电力的4.44%。风力涡轮机类似于典型的风车。

生物质(木材,城市固体废物(垃圾)和农业废物,例如玉米芯和麦秸等)是产生电力的其他一些能源。这些来源替代了锅炉中的化石燃料。木材和废物燃烧产生的蒸汽通常用于传统的蒸汽发电厂,2015年,生物质发电量占美国发电量的1.57%。

发电机产生的电沿着电缆传播到变压器,变压器将电从低压变为高压。使用高压可以使电更有效地长距离移动。传输线用于将电力输送到变电站。变电站具有将高压电转换为低压电的变压器。配电线路从变电站将电力输送到需要低压电力的房屋,办公室和工厂。

如何测量电?
电力以称为瓦特的功率单位计量。它被命名为纪念 詹姆斯·瓦特的发明者 蒸汽机。一瓦是非常小的功率。这将需要近750瓦才能等于一马力。千瓦表示1,000瓦。一千瓦时(kWh)等于工作一小时的1,000瓦电能。电厂在一段时间内产生或客户使用的电量以千瓦时(kWh)为单位。千瓦时通过将所需的千瓦数乘以使用小时数来确定。例如,如果您一天使用5个小时的40瓦灯泡,则使用200瓦功率或0.2千瓦时的电能。

 

文章作者: 001

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