Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

energia elèctrica

energia elèctrica

L'energia elèctrica és el moviment d'electrons. En general, definim energia elèctrica o electricitat 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.

L'electricitat té moltes  aplicacions tècniques.  En enginyeria elèctrica, la teoria de l'electricitat s'explora i es desenvolupa encara més. A diferència de molts altres fenòmens físics, molts dels fenòmens relacionats amb l'electricitat poden mesurar-se i calcular prèviament amb gran precisió.

Què és l'energia potencial elèctrica?

En física, la  energia potencial elèctrica  és l'energia potencial de camp electrostàtic. L'energia potencial elèctrica tambienrecibe el nom d'energia potencial electrostàtica. 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 la  energia de 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 de el camp electrostàtic generat per la distribució mateixa, i en aquest cas la seva expressió és independent de la font de 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 de el 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 de signe oposat tenen energia negativa.

Quines són les característiques de l'energia elèctrica?

L'energia elèctrica són  càrregues elèctriques negatives  (electrons) que es  mouen  a través del conductor elèctric per la diferència de potencial entre els seus extrems. Normalment el conductor és d'un material metàl·lic metàl·lic pel fet que disposen de major quantitat d'electrons lliures.

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

L'electricitat és un  fenomen natural , a l'igual que el foc. El més conegut és l'aparició d'  raigs en una tempesta , que és causada per una diferència potencial en l'atmosfera. Alguns peixos, com les anguiles elèctriques, també són capaços de generar electricitat. A més, el sistema nerviós animal i humà funciona amb senyals elèctrics.

Com es genera l'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:

  • Fonts d'energia renovables.
  • Fuetnes d'energia no-renovables.

Fonts d'energia renovables

Les formes de generar energia elèctrica renovables són aquelles en què no s'utilitza combustible o el combustible és inesgotable. Alguns exemples d' energia renovable són:

  • Energia solar fotovoltaica, que converteix la radiació solar en electricitat.
  • Energia eòlica, que aprofita la força de vent
  • Energia hidroelèctrica, que transforma dóna energia potencial d'l'aigua en electricitat mitjançant un sistema de turbines.
  • Energia geotèrmica, que es beneficia de la calor a l'interior de la Terra.

Fonts d'energia no renovables

Les formes de generar energia elèctrica no-renovable requereixen d'un combustible que per abundant que sigui tendeix a esgotar-se. Alguns exemples de no renovables són:

  • L'energia nuclear, ja que no podem generar més urani que el que es pot extreure en les mines d'urani.
  • Energia tèrmica, que aprofita el poder calorífic dels combustibles fòssils com ara el carbó, el petroli i el gas natural.

Què és una central elèctrica?

Una central elèctrica és un conjunt d'instal·lacions, equips i aparells utilitzats directament per a la producció d'energia elèctrica, així com les instal·lacions i edificis necessaris ubicats en un determinat territori. El propòsit d'una planta d'energia és convertir una mica d'energia primària en energia elèctrica, que és una forma d'energia secundària.

Hi ha molts tipus de centrals elèctriques que poden funcionar tant amb energies renovables com amb energies no renovables. Les centrals nuclears, per exemple, són un tipus de centrals elèctriques.

Per què és important l'energia elèctrica?

energia elèctricaL'energia elèctrica es pot transformar en molts altres tipus d'energia com:

  • energia mecànica (motors elèctrics, màquines ...)
  • energia tèrmica (calefactors, estufes ...)
  • 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. Alguns exemples del seu ús els trobem en el dia a dia:

  • Il·luminació d'edificis (públics i privats)
  • Il·luminació de carreteres.
  • Transport (trens elèctrics i vehicles elèctrics)
  • Electrodomèstics.
  • Màquines industrials i en processos de producció industrial.
  • Màquines elèctriques.
  • Motors elèctrics.

Per tant, el descobriment de l'energia elèctrica ha representat una r evolució 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).

Quins avantatges i desavantatges té l'energia elèctrica?

Algunes de les  avantatges  de l'energia elèctrica respecte a altres fonts d'energia destaquen:

  • 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. El que permet reduir la presència de gasos hivernacle a l'atmosfera.

Entre les  desavantatges  destaquen:

  • 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.

Com funcionen les plantes d'energia elèctrica?

L'electricitat es considera com  una font d'energia secundària . Per aquesta raó, ha de ser produïda per transformació d'una font d'energia primària. En el procés de transformació, el rendiment sempre menor que 100%, es produeix dins de les plantes d'energia.

energia elèctrica

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

  • Una  turbina . Que pot ser una turbina hidràulica o una turbina de vapor, que és la que se sol utilitzar en les plantes d'energia nuclear.
  • Un  alternador  per convertir l'energia mecànica en energia elèctrica.
  • Un  transformador  per modular el corrent elèctric obtinguda a un corrent altern amb la diferència de potencial desitjada.

Importància de l'aigua a l'electricitat

Un altre element important per produir electricitat és l'aigua en  forma líquida o en forma de vapor  a alta pressió. L'aigua líquida s'utilitza en com a les centrals hidroelèctriques, en canvi el vapor d'aigua és més pròpi en centrals tèrmiques, plantes d'energia geotèrmica, en la fissió nuclear i en plantes d'energia solar tèrmica

En tots dos casos, el objetico de l'aigua és el 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 eòliques  no es necessita aigua, ja que les turbines s'accionen mitjançant la força de 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.

Per què és important la llei de Joule?

La primera llei de Joule (també coneguda com  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 .

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.

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 = I 2 · 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.

Referències

Autor:

Data de publicació: 2 de gener de 2014
Última revisió: 1 de abril de 2020