Електрична енергија је важан концепт у науци, али онај који је често погрешно схваћен. Шта је тачно електрична енергија и која су од правила која се примењују приликом њеног израчунавања?
Шта је електрична енергија?
Електрична енергија је облик енергије произишао из протока електричног набоја. Енергија је способност вршења рада или примењивања силе за померање предмета. У случају електричне енергије, сила је електрична привлачност или одбијање између набијених честица. Електрична енергија може бити било која потенцијална енергија или кинетичке енергије, али се обично сусреће као потенцијална енергија, која се чува због релативног положаја наелектрисаних честица или електрична поља. Кретање наелектрисаних честица кроз жицу или други медијум назива се струја или струја. Постоји и статички електрицитет, која је резултат неравнотеже или одвајања позитивних и негативних набоја на објекту. Статичка електрична енергија је облик електричне потенцијалне енергије. Ако се напуни довољно наелектрисања, електрична енергија се може испразнити у облику искра (или чак стреле), који има електричну кинетичку енергију.
Према договору, смер електричног поља се увек показује у правцу на који би се кретала позитивна честица ако би га поставили у поље. Ово је важно имати на уму током рада са електричном енергијом, јер је најчешћи носилац струје електрон, који се креће у супротном смеру у поређењу с протоном.
Како делује електрична енергија
Британски научник Мицхаел Фарадаи открио је начин за производњу електричне енергије већ 1820-их. Померио је петљу или диск проводљивог метала између полова магнета. Основни принцип је да се електрони у бакарној жици слободно крећу. Сваки електрон носи негативан електрични набој. Њеним кретањем управљају привлачне силе између електрона и позитивних наелектрисања (као што су протони позитивно наелектрисани јони) и одбојне силе између електрона и сличних наелектрисања (као што су други електрони и негативно наелектрисани јони). Другим речима, електрично поље које окружује напуњену честицу (електрон, у овом случају) врши силу на остале наелектрисане честице, због чега се креће и тако делује. Мора се применити сила да се две привлачене наелектрисане честице одмакну једна од друге.
Било које наелектрисане честице могу бити укључене у производњу електричне енергије, укључујући електроне, протоне, атомска језгра, катиони (позитивно наелектрисани јони), аниони (негативно наелектрисани јони), позитрони (антиматеријски еквивалентни електронима) и ускоро.
Примери
Електрична енергија која се користи за електрична енергија, на пример струја зида која се користи за напајање сијалице или рачунара, је енергија која се претвара из електричне потенцијалне енергије. Ова потенцијална енергија се претвара у другу врсту енергије (топлота, светлост, механичка енергија итд.). За електроенергетску мрежу, кретање електрона у жици производи струјни и електрични потенцијал.
Батерија је други извор електричне енергије, осим што електрични набоји могу бити јони у раствору, а не електрони у металу.
Биолошки системи такође користе електричну енергију. На пример, јони водоника, електрони или јони метала могу бити концентрисанији на једној страни мембране од оних друго, постављање електричног потенцијала који се може користити за пренос нервних импулса, померање мишића и транспорт материјали.
Специфични примери електричне енергије укључују:
- Наизменична струја (АЦ)
- ДЦ струја (ДЦ)
- Муња
- Батерије
- Кондензатори
- Енергија коју производи електричне јегуље
Јединице електричне енергије
СИ јединица потенцијалне разлике или напона је волт (В). Ово је разлика потенцијала између две тачке на проводнику који носи 1 амперу струје снаге 1 вата. Међутим, неколико јединица се налази у електричној енергији, укључујући:
| Јединица | Симбол | Количина |
| Волт | В | Потенцијална разлика, напон (В), електромоторна сила (Е) |
| Ампере | А | Електрична струја (И) |
| Охм | Ω | Отпор (Р) |
| Ватт | В | Електрична снага (П) |
| Фарад | Ф | Капацитет (Ц) |
| Хенри | Х | Индуктивност (Л) |
| Цоуломб | Ц | Електрично пуњење (К) |
| Јоуле | Ј | Енергија (Е) |
| Киловат-сат | кВх | Енергија (Е) |
| Хертз | Хз | Фреквенција ф) |
Однос између електричне енергије и магнетизма
Увек запамтите да покретна наелектрисана честица, било да је реч о протону, електрону или јону, ствара магнетно поље. Слично томе, промена магнетног поља индукује електричну струју у а проводник (нпр. жица). Тако научници који проучавају електричну енергију то обично називају електромагнетизам јер су електрицитет и магнетизам повезани једни са другима.
Кључне тачке
- Електрична енергија је дефинисана као врста енергије произведене покретним електричним набојем.
- Електрична енергија је увек повезана са магнетизмом.
- Смјер струје је смјер у којем би се кретао позитивни набој ако се постави у електрично поље. Ово је супротно протоку електрона, најчешћем носачу струје.