Supakorn Kaewinta / EyeEm / Getty Images
Pentru majoritatea oamenilor, energia electrică este o forță misterioasă care apare într-un fel magic atunci când aruncăm un întrerupător de lumină sau conectăm un aparat. Cu toate acestea, deși știința din spatele fluxului de electricitate este foarte complexă, elementele de bază ale fluxului electric sau ale curentului sunt ușor de înțeles dacă înveți câțiva termeni și funcții cheie. De asemenea, ajută la compararea fluxului de electricitate prin fire cu fluxul de apă prin conducte. Deși analogia nu este perfectă, multe caracteristici ale fluxului electric în firele de circuit sunt similare cu fluxul de apă dintr-un sistem de instalații sanitare.
-
Electroni în mișcare
Sharif Tarabay / Getty Images
Ceea ce numim curent electric apare la nivelul particulelor în rândul atomilor unui material conductor - într-un circuit casnic, acesta fiind cablarea de cupru. În fiecare atom există trei tipuri de particule: neutroni, protoni (care poartă o sarcină electromagnetică pozitivă) și electroni (care poartă o sarcină negativă). Particula importantă aici este electronul, deoarece are caracteristica unică de a se putea separa de atomul său și de a se deplasa la un atom alăturat. Acest flux de electroni este ceea ce creează curent electric - saltul electronilor încărcați negativ de la atom la atom.
Cum funcționează generatoarele
Ce trimite electronii în mișcare? Fizica este complicată, dar, în esență, fluxul electric în firele de circuit este posibil de către un generator de utilități (o turbină alimentată de vânt, apă, un reactor atomic sau care arde combustibili fosili). În 1931, Michael Faraday a descoperit că sarcinile electrice au fost create atunci când un material care conduce electricitate (sârmă metalică) este mutat într-un câmp magnetic. Acesta este principalul prin care funcționează generatoarele moderne: Turbinele - fie ele alimentate cu apă căzută sau cu abur creat de reactoarele nucleare - rotesc serpentine uriașe de sârmă metalică în interiorul magneților giganti, provocând astfel curgerea sarcinilor electrice.
Cu acest câmp electric masiv de sarcini pozitive și negative stabilite, electronii din fire de-a lungul rețelei de electricitate intră în acțiune și încep să curgă în cadență cu câmpul electric. Când rotiți un întrerupător de lumină sau conectați o lampă sau un toaster, sunteți de fapt într-un flux mare de utilități de electroni care sunt trași și împinși de generatoare de utilități care pot fi la sute de kilometri distanță.
Generatoarele electrice sunt asemănate uneori cu pompele de apă - nu creează electricitate (la fel ca o pompă de apă nu creează apă), dar fac posibilă curgerea electronilor.
-
Curent = Fluxul de elecricitate
Victor De Schwanberg / Science Photo Library / Getty Images
Termenul de curent se referă la fluxul simplu de electroni într-un circuit sau un sistem electric. De asemenea, puteți compara curentul electric cu cantitatea sau volumul de apă care curge printr-o conductă de apă. Curentul electric este măsurat în amperaj sau amperi.
Curent vs curent continuu
Curentul electric există în două tipuri: curent alternativ (AC) și curent continuu (CC). Tehnic, curentul continuu curge într-o singură direcție, în timp ce curentul AC inversează direcția. În termeni de zi cu zi, AC este forma de energie electrică creată de generator, care operează lumini, aparate și prize în casa ta, în timp ce curentul continuu este forma de energie furnizată de baterii. De exemplu, lanternele dvs. sunt sisteme de curent continuu, în timp ce prizele de acasă folosesc un sistem de curent alternativ.
Multe surse de energie regenerabilă, cum ar fi generatoarele de energie solară și eoliană, produc curent electric în curent continuu care este convertit în curent alternativ pentru a fi utilizat în casă. Bateria unui automobil este un sistem cu curent continuu folosit pentru pornirea motorului, dar odată pornit motorul, sistemul electric al automobilului are un alternator care începe să creeze curent alternativ pentru a rula diferitele sisteme.
-
Tensiune = presiune
Marek Jagoda / EyeEm / Getty Images
Tensiunea, cunoscută și sub denumirea de forță electromotivă , este adesea definită ca presiunea electronilor dintr-un sistem. Poate fi asemănată cu presiunea apei dintr-o conductă. Circuitele standard din casa dvs. poartă fie aproximativ 120 volți (tensiunea reală poate varia între aproximativ 115 până la 125 volți) sau 240 volți (interval real: 230 până la 250 volți). Cele mai multe corpuri de iluminat și prize sunt alimentate de circuite de 120 de volți, în timp ce uscătoarele, intervalele și alte aparate mari utilizează de obicei circuite de 240 de volți.
-
Wattage = Rata debitului
Tom Chance / Getty Images
Termenul de putere se referă la viteza cu care energia electrică este disipată sau consumată. Cantitatea totală de energie consumată de sistemul electric din casa dvs. este citită prin contorul electric al companiei de utilități. Se măsoară în kilowati-ore sau 1.000 de wați-oră și astfel veți fi facturat.
Fiecare dispozitiv electric, cum ar fi un aparat de iluminat sau un aparat, are o rată de utilizare măsurată în wați. De exemplu, un bec de 100 de wați care arde 10 ore folosește un kilowat-oră de energie electrică.
Amperi, volți și wați există într-o relație matematică unul cu altul, exprimat astfel: Watts = Volți x Amperi
Dacă un aparat este nominal la 120 volți și 10 amperi, acesta va utiliza până la 1.200 watt atunci când funcționează: 120 volți x 10 amperi = 1.200 watt.
-
Ohms = rezistență
Stanley K Patz / Getty Images
Ohmii sunt măsurarea rezistenței la fluxul de electroni printr-un material conductor. Cu cât rezistența este mai mare, cu atât fluxul de electroni este mai mic. Această rezistență determină o anumită cantitate de căldură să fie generată în circuit. Motivul pentru care un uscător de păr aruncă aer cald, de exemplu, este din cauza rezistenței în cablarea internă, care produce căldură. Și rezistența în firele minuscule ale unui bec incandescent îl determină să se încălzească și să strălucească cu lumină. De asemenea, rezistența poate supraîncălzi un prelungitor dacă este utilizat pe un aparat care atrage prea mult curent.
În cablarea circuitului, o rezistență prea mare poate supraîncărca un circuit și poate provoca un incendiu electric. Deoarece conexiunile proaste cauzate de lucrurile precum terminalele cu șuruburi libere și coroziunea sunt probabile vinovate, conexiunile electrice ar trebui verificate în mod regulat pentru a asigura siguranța într-un sistem electric.
