Elektrik enerjisi, bildiğimiz şekliyle dünyanın işleyişine yardımcı olan önemli bir kavramdır. Yalnızca ABD'de ortalama bir aile kullanıyor Yılda 10.649 kilovatsaat (kWh) Bu da 120.000 demlik kahveyi demlemeye yetecek elektrik enerjisi!

Ancak elektrik enerjisinin ne olduğunu ve nasıl çalıştığını anlamak zor olabilir. Bu yüzden sizi aydınlatmaya yardımcı olmak için bu makaleyi bir araya getirdik! (Babamızın şakasını bağışlayın.)

Elektrik enerjisi hakkında her şeyi öğrenmek için okumaya devam edin, içermek:

• Elektrik enerjisinin tanımı
• Elektrik enerjisi nasıl çalışır?
• Elektrik enerjisi potansiyel veya kinetik ise
• Elektrik enerjisi örnekleri

Bu makaleyi bitirdiğinizde elektrik enerjisinin temellerini öğrenecek ve etkisini etrafınızda görebileceksiniz.

Ele almamız gereken çok şey var, o yüzden hadi dalalım!

Elektrik Enerjisi Tanımı

Peki elektrik enerjisi nedir? Özetle, elektrik enerjisi, bir atomun yüklü parçacıklarında bulunan ve kuvvet uygulamak ve/veya iş yapmak için kullanılabilen enerjidir (hem kinetik hem de potansiyel). Bu şu demek oluyor Elektrik enerjisi bir nesneyi hareket ettirme kapasitesine sahiptir veya bir eyleme neden olmak .

Elektrik enerjisi etrafımızda birçok farklı biçimde bulunmaktadır. Elektrik enerjisine en iyi örneklerden bazıları, elektrik enerjisini güç sistemlerine kullanan araba aküleri, telefonlarımızı şarj etmek için elektrik enerjisi aktaran duvar prizleri ve elektrik enerjisini kasılıp rahatlamak için kullanan kaslarımızdır!

Elektrik enerjisi günlük yaşamımız için kesinlikle önemlidir, ancak dışarıda pek çok başka enerji türü de var . Termal enerji, kimyasal enerji, nükleer enerji, ışık enerjisi ve ses enerjisi diğer önemli enerji türlerinden sadece birkaçıdır. Enerji türlerinde bir miktar örtüşme olsa da (az miktarda ısı üreten bir lambaya ışık sağlayan bir duvar prizi gibi), enerji türleri birbirinden farklı hareket eder yine de onlar diğer enerji türlerine dönüştürülebilir .

Elektrikle ilgili bu hızlı açıklayıcı video, elektrik enerjisinin ne olduğu ve nasıl çalıştığı hakkında harika bir başlangıçtır.

Elektrik Enerjisi Nasıl Çalışır?

Artık elektrik enerjisinin ne olduğunu bildiğinize göre, elektrik enerjisinin nereden geldiğini ele alacağız.

Eğer okuduysan fizik Daha önce enerjinin ne yaratılabileceğini ne de yok edilebileceğini biliyor olabilirsiniz. Elektrik enerjisinin sonuçları hiçbir yerden gelmiyor gibi görünse de, enerji bir Yıldırım veya bir koşu seansı geliyor moleküler düzeyde bir dizi değişiklik. Her şey atomlarla başlar.

Atomlar üç ana bölümden oluşur : nötronlar, protonlar ve elektronlar. Çekirdek veya atomun merkezi nötronlardan ve protonlardan oluşur. Elektronlar çekirdeğin kabuklarında çevrelenir. Elektron kabukları, çekirdeğin etrafında dönen halkalara veya yörünge yollarına benziyor.

(AG Sezar/ Wikimedya )

Bir atomun sahip olduğu kabuk sayısı, atomun türü ve pozitif, negatif veya nötr yüklü olup olmadığı gibi pek çok şeye bağlıdır. Ancak elektrik enerjisi söz konusu olduğunda önemli olan nokta şudur: Çekirdeğe en yakın kabuktaki elektronların çekirdeğe karşı güçlü bir çekim gücü vardır. ancak en dış kabuğa doğru ilerledikçe bu bağlantı zayıflar. Bir atomun en dış kabuğu değerlik kabuğu olarak bilinir... ve bu kabuktaki elektronlar da değerlik elektronları olarak bilinir!

Değerlik elektronları atoma yalnızca zayıf bir şekilde bağlı olduğundan, aslında zorlanabilirler dışarı yörüngelerinin başka bir atomla temasa geçtiklerinde. Bu elektronlar, evlerindeki atomun dış kabuğundan yeni atomun dış kabuğuna atlayabilirler. Bu olduğunda, elektrik enerjisi üretir.

Peki bir atomun elektrik enerjisi yaratmak için elektron almaya veya vermeye hazırlandığını nasıl anlarsınız? Değerlik elektronlarına bir bakın. Bir atomun, oktet olarak da bilinen dış kabuğunda yalnızca sekiz değerlik elektronu bulunabilir. Bir atomun üç veya daha az değerlik elektronu varsa, başka bir atoma elektron kaybetme olasılığı daha yüksektir. Bir atom, protonlarının sayısı elektronlarını aşacak kadar elektron kaybettiğinde, pozitif yüklü hale gelir katyon .

Benzer şekilde, değerlik kabuğu neredeyse dolu olan (altı veya yedi değerlik elektronlu) atomların, kazanmak Tam bir oktete sahip olmak için elektronlar. Bir atom, elektronların sayısı atomun protonlarını aşacak kadar elektron kazandığında, negatif yüklü hale gelir anyon .

Bir atomun elektron alması veya kaybetmesi önemli değildir. the davranmak Elektronun bir atomdan diğerine hareketi elektrik enerjisiyle sonuçlanır . Bu elektrik enerjisi, evinizdeki cihazlara güç vermek veya kalp pilini çalıştırmak gibi şeyler yapmak için elektrik biçiminde kullanılabilir. Ama aynı zamanda olabilir diğer enerji türlerine dönüştürülür , duvara takılı bir ekmek kızartma makinesinden gelen termal enerji gibi.

Elektrik enerjisi ile elektriğin aynı şey olduğunu mu düşünüyorsunuz? Pek değil! Elektrik, elektrik enerjisinin yalnızca bir sonucudur.

Elektrik Enerjisi ve Elektrik

Bu terimler benzer görünse de, elektrik enerjisi ile elektrik aynı şey değildir . Her ne kadar elektriğin tamamı elektrik enerjisinin sonucu olsa da, her elektrik enerjisi elektrik değildir.

Buna göre Han Akademisi Enerji, bir nesnenin iş yapabilme yeteneğinin ölçümü olarak tanımlanır. Fizikte iş, bir nesneyi hareket ettirmek için bir nesneye uygulanan enerjidir. Son bölümde bahsettiğimiz gibi, Elektrik enerjisi, elektronların atomlar arasındaki hareketinden gelir ve bu da iş olarak da bilinen bir enerji aktarımı yaratır. Bu iş Joule cinsinden ölçülen elektrik enerjisi üretir.

Elektrik enerjisinin olabileceğini unutmayın. her türlü diğer enerjiye dönüştürülür , duvara takılı bir ekmek kızartma makinesinden gelen termal enerji gibi. Bu termal enerji, ekmeğinizi tost haline getiren ısıyı yaratır! Yani elektrik enerjisi olabilmek elektrik olur, olmaz sahip olmak ile!

Elektrik enerjisinin elektron akışı tel gibi bir iletken aracılığıyla kanalize edildiğinde elektrik haline gelir. Bir elektrik yükünün bu hareketi elektrik akımı denir (ve Watt cinsinden ölçülür). Bu akımlar, tamamlanmış elektrik devreleri , televizyonlarımıza, ocaklarımıza ve çok daha fazlasına güç sağlayabilir, çünkü elektrik enerjisi ekranı aydınlatmak veya suyunuzu kaynatmak gibi belirli bir istenen eylemi üretmeye yönlendirilmiştir.

Elektrik Enerjisi Potansiyel mi, Kinetik mi?

Daha önce enerji üzerine çalıştıysanız enerjinin iki farklı ana kategoriye ayrılabileceğini biliyorsunuzdur: potansiyel ve kinetik. Potansiyel enerji aslında depolanmış enerjidir. Atomların değerlik elektronlarının zıplaması engellendiğinde, o atom potansiyel enerjiyi tutabilir ve depolayabilir.

bahar ve bahar mvc

Diğer taraftan, kinetik enerji esasen başka bir şeyi hareket ettiren veya hareket ettiren enerjidir. Kinetik enerji, o nesne üzerinde kuvvet oluşturmak için enerjisini diğer nesnelere aktarır. Kinetik enerjide elektronlar, elektrik enerjisi yaratmak için değerlik kabukları arasında hareket etmekte serbesttir. Böylece o atomda depolanan potansiyel enerji kinetik enerjiye ve sonuçta elektrik enerjisine dönüşür.

Peki elektrik enerjisi potansiyel midir yoksa kinetik midir? Cevap her ikisi de! Ancak elektrik enerjisi aynı anda hem potansiyel hem de kinetik olamaz. Elektrik enerjisinin başka bir nesne üzerinde iş yaptığını gördüğünüzde bu kinetiktir, ancak bu işi yapmadan hemen önce potansiyel enerjiydi.

İşte bir örnek. Telefonunuzu şarj ederken prizden telefonunuzun piline geçen elektrik kinetik enerjidir. Ancak pil, elektriği daha sonra kullanmak üzere tutacak şekilde tasarlanmıştır. Tutulan bu enerji potansiyel enerjidir ve telefonunuzu açıp kullanmaya hazır olduğunuzda kinetik enerjiye dönüşebilir.

GIPHY aracılığıyla

Elektromıknatıslar (yukarıdaki gibi) çalışır çünkü elektrik ve manyetizma yakından ilişkilidir.
(İnanılmaz Bilim/ Giphy )

Elektrik Enerjisinin Manyetizma ile Ne İlgisi Var?

Muhtemelen hayatınızın bir noktasında mıknatısla oynamışsınızdır, yani bunu biliyorsunuz Mıknatıslar, manyetik alanla diğer nesneleri çekebilen veya itebilen nesnelerdir.

Ama bilmediğin şey şu ki Manyetik alanlar hareketli elektrik yüklerinden kaynaklanır. Mıknatısların kutupları, bir kuzey kutbu ve bir güney kutbu vardır (bunlara dipol denir). Bu kutuplar zıt yüklüdür; yani kuzey kutbu pozitif, güney kutbu ise negatif yüklüdür.

Atomların da pozitif ve negatif yüklü olabileceğini zaten biliyoruz. Şekline dönüştü Manyetik alanlar birbiriyle hizalanmış yüklü elektronlar tarafından üretilir! Bu durumda negatif yüklü atomlar ve pozitif yüklü atomlar mıknatısın farklı kutuplarında bulunur ve bu durum hem elektriksel bir etki yaratır hem de Ve bir manyetik alan.

Pozitif ve negatif yükler elektrik enerjisinin bir sonucu olduğundan, bu, manyetizmanın elektrik enerjisi sistemleriyle yakından ilişkili olduğu anlamına gelir. Aslında atomlar arasındaki etkileşimlerin çoğu da öyledir, bu yüzden elektromanyetizmaya sahibiz. Elektromanyetizma, manyetik ve elektrik alanlar arasındaki birbiriyle ilişkili ilişkilerdir.

GIPHY aracılığıyla

Aşağıdaki elektrik enerjisinin bazı tüyler ürpertici örneklerine göz atın. #BaşkaBabaŞakası
.gif'https://giphy.com.gif' rel='noopener'>Giphy )

Elektrik Enerjisi Örnekleri

Hala merak ediyor olabilirsiniz, Gerçek dünyada elektrik enerjisi nasıldır? Asla korkma! Gerçek hayattan dört harika elektrik enerjisi örneğimiz var böylece elektrik enerjisi hakkında pratikte daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Örnek 1: Saçınıza Yapışan Balon

Eğer bir doğum günü partisine gittiyseniz, muhtemelen başınıza bir balon sürüp saçınıza yapıştırma yöntemini denemişsinizdir. Balonu elinizden aldığınızda, saçınız balonu başınızdan birkaç santim uzakta tutsanız bile balonun peşinden uçacaktır! Fizik öğrencileri bunun sadece sihir olmadığını biliyorlar… statik elektriktir.

Statik elektrik, elektrik enerjisinin ürettiği kinetik enerji türlerinden biridir. İki madde birleştiğinde statik elektrik oluşur karşıt güçler tarafından bir arada tutulan . Statik denir çünkü çekim, elektronların orijinal yerlerine geri dönmesine izin verilene kadar iki nesneyi bir arada tutar. Şu ana kadar öğrendiklerimizi kullanarak bu hilenin nasıl çalıştığına daha yakından bakalım.

İki atomun birbirini çekebilmesi için zıt yüklere sahip olmaları gerektiğini biliyoruz. Ancak hem balon hem de saçınız nötr yüklü olarak başlarsa, nasıl zıt yüklere sahip olurlar? Basitçe söylemek gerekirse, balonu saçınıza sürttüğünüzde, serbest elektronlardan bazıları nesneden nesneye atlar , saçınızın pozitif, balonun ise negatif yüke sahip olmasını sağlar.

Bıraktığınızda balon saçınıza o kadar çekilir ki kendini yerinde tutmaya çalışır. Çekilen yükleri ayırmaya çalışsanız bile, pozitif yüklü saçlarınız yine o kinetik elektrik enerjisini kullanarak yukarıya doğru süzülerek negatif balona bağlı kalmaya çalışacaktır!

Fakat, bu cazibe sonsuza kadar sürmeyecek. Balon ile saçınız arasındaki çekim nispeten zayıf olduğu için, saçınızın ve balonun molekülleri orijinal elektron sayılarını geri yükleyerek denge aramaya çalışacak ve sonunda elektron kazanıp kaybettikçe yüklerini kaybetmelerine neden olacaktır.

Örnek 2: Kardiyak Defibrilatörler

Hem potansiyel hem de kinetik enerjinin iyi elektriksel örneklerini arıyorsanız, defibrilatörden başkasına bakmayın. Defibrilatörler acil durumlarda düzensiz kalp atışlarını düzelterek binlerce hayat kurtardı kalp durması gibi. Peki bunu nasıl yapıyorlar?

alfabe için sayılar

Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, defibrilatörler hayat kurtarıcı yeteneklerini elektrik enerjisinden alırlar. Defibrilatörler, beyinde depolanan çok miktarda elektriksel potansiyel enerji içerir. defibrilatörün kapasitörünün iki plakası . (Bunlara bazen kürek adı verilir.) Plakalardan biri negatif, diğeri ise pozitif yüklüdür.

Bu plakalar gövde üzerinde farklı yerlere yerleştirildiğinde iki plaka arasında atlayan bir elektrik cıvatası oluşur. Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür: Pozitif plakadaki elektronlar negatif plakaya hücum eder. Bu cıvata insan kalbinden geçiyor ve düzensiz elektrik düzeninin normale dönmesi umuduyla kas içindeki elektrik sinyallerini durduruyor.

Defibrilatörler son derece güçlü elektrik enerjisi içerir, bu nedenle eğer birinin yakınındaysanız dikkatli olun!

Örnek 3: Rüzgar Türbinleri

Genellikle uzak yerlere yerleştirilen rüzgar türbinleri doğal rüzgarı evlerimize, teknolojimize ve daha fazlasına güç sağlamak için kullanılabilecek enerjiye dönüştürün. Peki bir türbin rüzgar gibi elektriksiz gibi görünen bir şeyi nasıl kullanılabilir, sürdürülebilir enerjiye dönüştürebilir?

En temel haliyle, Rüzgar türbinleri hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Rüzgarın nasıl çalıştığını açıklamak başlı başına bir blog yazısını hak ederken bilmeniz gereken şey, rüzgar türbin kanatlarına çarptığında, rotor göbeğini döndürür yel değirmeni gibi. Bu kinetik enerji, bir elektrik jeneratörü içeren, motor bölümü adı verilen dahili bir bileşeni döndürür. Bu jeneratör de bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. elektrik yüklerini zorlamak Hareket etmek için jeneratörde zaten mevcut, bir elektrik akımı yaratıyor... ki bu aynı zamanda elektriktir.

Bu hareket elektrik iletkenleri, özellikle de teller aracılığıyla yönlendirildiğinden, bu ücret akışı devam edebilir evler, mahalleler ve hatta şehirler gibi daha büyük elektrik şebekelerine.

Örnek 4: Çocuk Oyuncağındaki Piller

Nasıl ki rüzgar türbini bir tür enerjiyi diğerine dönüştürüyorsa, bir çocuk oyuncağındaki pil de oyuncağın çalışması için enerjiyi dönüştürür. Pillerin pozitif ve negatif olmak üzere iki ucu vardır. Oyuncağın doğru uçlarını doğru yerlere koymak önemlidir, aksi halde işe yaramaz.

Pozitif uçta - tahmin ettiğiniz gibi - pozitif bir yük varken, negatif uçta negatif bir yük var. Bu, negatif ucun pozitif uçtan çok daha fazla elektrona sahip olduğu anlamına gelir ve Pil bir bütün olarak dengeye ulaşmaya çalışıyor. Bunu yapmalarının yolu şu: başlayan kimyasal reaksiyonlar Piller açık bir oyuncağın içine yerleştirildiğinde.

Pozitif uç, pilin iç kısmında onları ayıran asit nedeniyle kolayca negatif uca ulaşamaz. Yerine, elektronların oyuncağın tüm devresinden geçmesi gerekiyor olumsuz sona ulaşmak, bir oyuncak bebeğin ağlamasına veya oyuncak bir helikopterin uçmasına izin vermek.

Pozitif uçtaki tüm elektronlar dengeye ulaştığında, kablolardan geçecek daha fazla elektron kalmaz, bu da yeni pillerin zamanı geldiği anlamına gelir!

Ortak Elektrik Enerjisi Birimleri

Temel elektrik enerjisi tanımını ve ilkelerini incelemek önemli olsa da, elektrik enerjisini keşfetmeye devam ederken bazı formülleri ve denklemleri de bilmeniz gerekecektir. Bu formüllerin çoğu, belirli birimleri belirtmek için aynı simgeleri kullanır.

Referans olması açısından en yaygın elektrik enerjisi birimlerinden bazılarının yanı sıra her birimin ne anlama geldiğini içeren bir tablo ekledik.

Kaynak: https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/electrical-energy.html

Elektrik enerjisi için denklemlerinizde ihtiyaç duyabileceğiniz daha birçok birim olsa da, bu liste başlamanıza yardımcı olacaktır!

Sonuç: Elektrik Enerjisi Hakkında Unutulmaması Gerekenler

Elektrik enerjisi üzerine hızlandırılmış kursunuzu tamamladınız ve artık elektrik fiziği bilginizi sınayacak herhangi bir sınava veya kursa katılmaya hazırsınız. Ancak başka hiçbir şey hatırlamıyorsanız bir sonraki elektrik enerjisi dersinde bunları aklınızda bulundurun:

• Elektrik enerjisi tanımı: iş yapma yeteneği.
• Elektrik enerjisi buradan geliyor çekim veya itme Negatif ve pozitif yüklü moleküllerden oluşur.
• Elektrik enerjisi Hem potansiyel hem de kinetik enerji.
• Birkaç elektrik enerjisi örneği defibrilatör, pil ve rüzgar türbinleri .

Bu blogdaki tüm bilgilerle olumlu bir şekilde suçlandığınızı umuyoruz! Çalışmaya devam edin ve kısa sürede bir elektrik enerjisi uzmanı olacaksınız.

Sıradaki ne?

Fizik formüllerinizle ilgili biraz daha yardıma mı ihtiyacınız var? O zaman bu denklemler yardımcı sayfası tam olarak aradığınız şey.

Lisede daha fazla fizik dersi almayı düşünüyor musun?AP Physics almak bilimsel becerilerinizi derinleştirmenize yardımcı olabilir Ve üniversite kredisi kazan. Bu makalede AP Physics ve AP Physics 1, 2 ve C arasındaki farklar hakkında daha fazla bilgi edinin.

Eğer IB Fizik alanındaysanız, sizi de ilgilendiriyoruz.İşte ders müfredatının bir dökümü ve burada en iyi IB Fizik çalışma kılavuzlarının özeti.