Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
Električna energija je za većinu ljudi tajanstvena sila koja se nekako čarobno pojavljuje kada uključimo prekidač za svjetlo ili uključimo uređaj. Iako je znanost koja stoji iza struje električne energije vrlo složena, osnove električnog protoka ili struje lako je razumjeti ako naučite neke ključne pojmove i funkcije. Također pomaže usporediti protok električne energije kroz žice i protok vode kroz cijevi. Iako analogija nije savršena, mnoge karakteristike električnog toka u žicama strujnog kruga slične su protoku vode u vodovodnom sustavu.
-
Pomični elektroni
Sharif Tarabay / Getty Images
Ono što nazivamo električnom strujom događa se na razini čestica među atomima provodnog materijala - u kućanskom krugu, to je bakreno ožičenje. U svakom atomu postoje tri vrste čestica: neutroni, protoni (koji nose pozitivan elektromagnetski naboj) i elektroni (koji nose negativan naboj). Ovdje je važna čestica elektron, jer ima jedinstvenu karakteristiku da se može odvojiti od svog atoma i premjestiti na susjedni atom. Taj tok elektrona stvara električnu struju - skok negativno nabijenih elektrona od atoma do atoma.
Kako rade generatori
Što šalje elektrone u pokret? Fizika je komplicirana, ali u biti je električni tok u žicama strujnog kruga omogućen pomoću komunalnog generatora (turbina koju pokreće vjetar, voda, atomski reaktor ili izgaranje fosilnih goriva). 1931. Michael Faraday otkrio je da se električni naboji stvaraju kada se materijal koji provodi struja (metalna žica) pomiče unutar magnetskog polja. To je glavna stvar kojom rade suvremeni generatori: Turbine - bile one pogonjene padom vode ili pare stvorene od nuklearnih reaktora - rotiraju ogromne zavojnice metalne žice unutar ogromnih magneta, uzrokujući tako da struja električne naboja.
Uspostavljenim ovim masivnim električnim poljem pozitivnih i negativnih naboja, elektroni u žicama širom elektroenergetske mreže skaču u akciju i počinju teći kadence s električnim poljem. Kad uključite prekidač za svjetlo ili uključite svjetiljku ili toster, vi zapravo uranjate u veliki protok elektrona koji se uvlače i guraju pomoću generatora koji mogu biti udaljeni stotine kilometara.
Električni generatori ponekad se uspoređuju s crpkama za vodu - ne stvaraju električnu energiju (baš kao što vodena pumpa ne stvara vodu), već omogućuju protok elektrona.
-
Struja = Tok struje
Victor De Schwanberg / Knjižnica znanosti fotografija / Getty Images
Pojam struja odnosi se na jednostavan protok elektrona u krugu ili električnom sustavu. Također možete usporediti električnu struju s količinom ili volumenom vodom koja teče kroz vodovodnu cijev. Električna struja se mjeri u amperaži ili amperima.
AC na jednosmernu struju
Električna struja postoji u dvije vrste: izmjenična (izmjenična) i istosmjerna (istosmjerna). Tehnički, jednosmerna struja teče samo u jednom smjeru, dok izmjenična struja mijenja smjer. U svakodnevnom smislu, izmjenični napon je oblik električne energije koju generiraju generatori, a koja upravlja svjetlima, uređajima i utičnicama u vašem domu, dok je DC oblik napajanja koji daju baterije. Na primjer, vaše svjetiljke su DC sustavi, a prodajne jedinice u vašem domu koriste izmjenični sustav.
Mnogi obnovljivi izvori energije, poput solarnih i vjetroelektrana, proizvode istosmjernu električnu energiju koja se pretvara u izmjeničnu struju za uporabu u kući. Automobilska baterija je istosmjerni sustav koji se koristi za pokretanje motora, ali kad je motor pokrenut, električni sustav automobila ima alternator koji počinje stvarati izmjeničnu struju za pokretanje različitih sustava.
-
Napon = tlak
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
Napon, također poznat kao elektromotorna sila , često se definira kao tlak elektrona u nekom sustavu. Može se usporediti s tlakom vode u cijevi. Standardni sklopovi u vašem domu nose ili oko 120 volti (stvarni napon može varirati između oko 115 do 125 volti) ili 240 volti (stvarni raspon: 230 do 250 volti). Većina svjetiljki i utičnica napaja se 120-voltnim krugovima, dok sušilice, štednjaci i drugi veliki uređaji obično koriste 240-voltne krugove.
-
Snaga = Brzina protoka
Tom Chance / Getty Images
Izraz snage odnosi se na brzinu kojom se električna energija raspršuje ili troši. Ukupna količina električne energije koju električni sustav potroši u vašem domu očitava se kroz električni brojilo komunalnog poduzeća. Mjeri se u kilovat-satima ili 1.000 vat-sati, a tako se naplaćuje.
Svaki električni uređaj, poput rasvjetnog tijela ili uređaja, ima potrošnju izmjerenu u vatima. Na primjer, žarulja od 100 vata koja gori 10 sati koristi jednu kilovat sat električne energije.
Amperati, volti i vati postoje u matematičkom odnosu jedan prema drugome, izraženom na sljedeći način: vati = volti x amp
Ako neki aparat ima nazivnu struju od 120 volti i 10 ampera, tijekom rada koristiće do 1200 vata: 120 volti x 10 ampera = 1200 vata.
-
Ohms = otpor
Stanley K Patz / Getty Images
Ohmi su mjerenje otpora protoku elektrona kroz provodni materijal. Što je veći otpor, manji je protok elektrona. Taj otpor uzrokuje da u krugu nastaje određena količina topline. Primjerice, sušilo za zrak puše vrući zrak, zbog otpora u unutarnjem ožičenju, koji proizvodi toplinu. A otpornost u sićušnim žicama žarulje sa žarnom niti uzrokuje da se zagrijava i svijetli svjetlošću. Otpor također može pregrijati produžni kabel ako se koristi na uređaju koji istroši previše struje.
U ožičenju kruga preveliki otpor može preopteretiti krug i izazvati strujni požar. Budući da su loši priključci uzrokovani stvarima poput labavih vijčanih stezaljki i korozije vjerojatno krivci, električne veze treba redovito provjeravati kako bi se osigurala sigurnost u električnom sustavu.
