Connexions elèctriques

Energia elèctrica

Energia elèctrica

Definim energia elèctrica com la forma d'energia que resulta de l'existència d'una diferència de potencial entre dos punts. Quan aquests dos punts se'ls posa en contacte mitjançant un conductor elèctric obtenim un corrent elèctric.

En física, l'energia potencial elèctrica, també anomenada energia potencial electrostàtica, és l'energia potencial del camp electrostàtic. Aquesta és una energia que posseeix una distribució de càrrega elèctrica, i està vinculada a la força exercida pel camp generat per la distribució mateixa. Juntament amb l'energia magnètica, l'energia potencial elèctrica constitueix l'energia del camp electromagnètic.

L'energia potencial electrostàtica es pot definir com el treball realitzat per crear una distribució de càrrega a partir d'una configuració inicial en què cada component de la distribució no interactua amb els altres. Per exemple, per a un sistema discret de càrregues, coincideix amb el treball realitzat per portar les càrregues individuals des d'una posició en la qual tenen zero potencial elèctric fins a la seva disposició final. L'energia potencial electrostàtica també pot definir-se a partir del camp electrostàtic generat per la distribució mateixa, i en aquest cas la seva expressió és independent de la font del camp.

Aquesta és una quantitat que pot ser negativa o positiva, depenent de si el treball realitzat per dur-lo a la configuració assumida és positiu o negatiu. Dues càrregues interactives del mateix signe tenen energia positiva, ja que el treball realitzat per apropar-les ha de superar la seva repulsió, mentre que, per la mateixa raó, dues càrregues del signe oposat tenen energia negativa.

Aspectes físics de l'energia elèctrica

Des del punt de vista físic, l'energia elèctrica són càrregues elèctriques negatives (electrons) que es mouen a través del conductor elèctric, generalment metàl·lic, a causa de la diferència de potencial entre els seus extrems. El motiu pel qual se solen utilitzar conductors d'origen metàl·lic és perquè disposen de més quantitat d'electrons lliures.

Les càrregues elèctriques que es desplacen a través del conductor formen part dels àtoms de les substàncies del propi conductor.

En física el potencial d'energia elèctrica també és anomenat energia potencial electrostàtica.

A un nivell de la física una mica més tècnic, el potencial d'energia elèctrica és l'energia potencial del camp electrostàtic. És l'energia que posseeix una distribució de càrrega elèctrica que està vinculada a la força exercida pel camp generat de la mateixa distribució. Juntament amb l'energia magnètica, el potencial d'energia elèctrica és l'energia del camp electromagnètic.

L'energia potencial electrostàtica es pot definir com el treball fet per crear una distribució de càrrega a partir d'una configuració inicial en la qual cada un dels component de la distribució no interactua amb l'altra. L'energia potencial electrostàtica també pot definir-se a partir de camp electrostàtic generat a partir de la mateixa distribució, i en aquest cas la seva expressió és independent de la font del camp.

És una magintud que pot ser negativa o positiva, depenent de si el treball realitzat perquè estiguin en la configuració adoptada és positiu o negatiu. Dues càrregues que interactuen en el mateix signe tenen energia positiva, ja que el treball realitzat per apropar-los ha de superar la seva repulsió. Per la mateixa raó, dues càrregues oposades tenen energia negativa.

Generació d'energia elèctrica

L'energia elèctrica tot just no es pot trobar de forma lliure en la naturalesa d'una manera que pugui ser aprofitable. Es pot observar en les tempestes elèctriques però la dificultat d'emmagatzemar i controlar tal quantitat d'energia les fa en pràcticament no aprofitables.

Hi ha diverses formes de generar energia elèctrica que podem classificar en renovables o no-renovables. Les formes de generar energia elèctrica renovables són aquelles en què no s'utilitza combustible o el combustible és inesgotable (energia solar, energia eòlica, energia hidroelèctrica, energia geotèrmica, etc.). D'altra banda les formes de generar energia elèctrica no-renovable requereixen d'un combustible que per abundant que sigui tendeix a esgotar-com l'energia nuclear, energia tèrmica (carbó, petroli, gas ...), etc.

Ús de l'energia elèctrica

Trens funcionant amb energia elèctrica L'energia elèctrica es pot transformar en molts altres tipus d'energia com a energia mecànica (motors elèctrics, màquines ...), en energia tèrmica (calefactors, estufes ...) o en energia lumínica (llum). El gran avantatge que ens dóna l'energia elèctrica és la facilitat d'transportar-la.

L'ús de l'electricitat està molt estès en la societat moderna i el corrent a través de la connexió a la xarxa elèctrica o mitjançant bateries o acumuladors: només cal pensar en l'ús de la il·luminació d'edificis (públics i privats) i les carreteres, al poder d'aparells i equips, així com en els processos de producció industrial oa les màquines elèctriques, com a motors elèctrics.

Per tant, el descobriment de l'energia elèctrica ha representat una revolució tecnològica, econòmica i social real molt fort. El seu ús ha provocat una forta i irreversible necessitat causa dels seus beneficis en comparació amb energia mecànica produïda pels motors tèrmics (motors de combustió). Entre ells hi havia el fet de ser capaç de ser transportada a una distància, el baix soroll de funcionament d'equip elèctric, l'absència dels gasos d'escapament en el lloc d'ús i la petjada més petita d'una màquina elèctrica.

Entre els desavantatges només el fet de no ser una font primària. L'ús de l'energia elèctrica implica la necessitat d'una infraestructura de conversió que inevitablement introdueix una pèrdua d'eficiència en el procés de conversió i aigües amunt en el transport al llarg de les línies elèctriques.

Les plantes d'energia elèctrica

Torres per al transport de l'energia elèctrica L'electricitat, a excepció de l'electricitat atmosfèrica del llamp i el potencial dèbilment negatiu de la Terra, no és una font d'energia primària de la terra pel que ha de ser produïda per transformació d'una font d'energia primària. D'aquesta manera, es considera l'energia elèctrica com una font d'energia secundària. En el procés de transformació, el rendiment sempre menor que 100%, es produeix dins de les plantes d'energia.

En totes les plantes de producció d'energia elèctrica, a excepció de les d'energia solar fotovoltaica, es nececitan tres elements per produir electricitat:

  • Turbina. Que pot ser una turbina hidràulica o una turbina de vapor com en el cas de l'energia nuclear.
  • Alternador.
  • Transformador.

Un altre element important per produir electricitat és l'aigua en forma líquida (com en les centrals hidroelèctriques) o en forma de vapor a alta pressió (en centrals tèrmiques, plantes d'energia geotèrmica, en la fissió nuclear i en plantes d'energia solar tèrmica) , per tal de girar les turbines per produir d'una manera més constant possible corrent altern per mitjà de l'alternador.

L'ús d'aigua presenta els següents problemes derivats de la necessitat d'escalfar:

  • Disponibilitat d'aigua.
  • La contaminació tèrmica de l'aigua, si no es recupera, es dispersa en l'atmosfera en forma de vapor d'aigua o es realimenta en els llacs, rius i mar.

En el cas de les plantes eòlica no es necessita aigua, ja que les turbines s'accionen mitjançant la força del vent.

Transport i distribució d'energia elèctrica

Un cop finalitzada la producció d'electricitat hi ha la neceisdad de transportar-la a gran escala. El transport de gran escala i distribució d'electricitat produïda per les plantes fins als usuaris finals es porta a terme a través de la xarxa de transmissió i de la xarxa de distribució.

Llei de Joule

La llei de Joule, en realitat, són dues lleis diferents, que associen la calor generada pel corrent elèctric i la dependència de l'energia interna d'un gas ideal pel que fa a la seva pressió, volum i temperatura.
La primera llei de Joule (també coneguda com a efecte Joule) és una llei física que estableix la relació entre el corrent elèctric que passa a través d'un conductor i la calor que genera. El nom està dedicat a James Prescott Joule, que va treballar en aquest concepte en la dècada de 1840 i s'expressa de la següent manera:
Q = I2 · R · t

A la fórmula Q és la calor generada pel corrent constant I, que passa sobre un conductor t amb resistència R en el temps. Quan el corrent (mesura en amperes), la resistència (mesura en ohms) i el temps (mesurat en segons), la unitat de Q serà juliols.

La primera llei de Joule també es coneix de vegades com la llei de Joule-Lenz, perquè més tard va ser trobat independent per Heinrich Lenz.

La segona llei de Joule vol dir que l'energia interna d'un gas ideal depèn únicament de la seva temperatura, independentment del seu volum i pressió.

valoración: 2.8 - votos 8

Última revisió: 25 de novembre de 2016

Tornar