Hva er elektrisitet og hvordan genereres og brukes elektrisitet
Det er noen oppfinnelser som har endret menneskeheten. Den første oppfinnelsen var hjulet, den andre oppfinnelsen var elektrisiteten, den tredje oppfinnelsen var telekommunikasjon, og den fjerde oppfinnelsen var datamaskinen. Vi skal diskutere den grunnleggende introduksjonen til elektrisiteten. Hvert stoff i universet er satt sammen av mange atomer, og hvert atom har like mange negative elektroner og positive protoner.
Derfor kan vi si at hvert nøytrale stoff har like mange elektroner og protoner. Protonene er ubevægelige og sterkt knyttet til kjernen i atomene. Elektronene er også bundet til atomene og beveger seg rundt kjernen på ulike distinkte nivåer. Men noen av elektronene kan bevege seg fritt eller kan komme ut av sin bane på grunn av eksterne innflytninger. Disse frie og løst bundne elektronene forårsaker elektrisitet.
I nøytral tilstand er antallet elektroner og protoner det samme i enhver bit av stoff. Men hvis antallet elektroner i et stoff blir mer enn antallet protoner, blir stoffet negativt laded da netto ladningen til hvert elektron er negativ. Hvis antallet elektroner i et stoff blir mindre enn antallet protoner, blir stoffet positivt laded.
Koncentrasjonen av frie elektroner prøver alltid å være jevn. Dette er den eneste grunnen til elektrisitet. La oss forklare i detalj. Hvis to ulikt ladede lederlige legemer kommer i kontakt, vil elektronene fra legemet med høyest konentrasjon av elektroner flytte seg til legemet med lavest konentrasjon av elektroner for å balansere elektronkonentrasjonen i begge legemer. Denne bevegelsen av ladning (som elektroner er ladede partikler) er elektrisitet.
Relaterte termer i elektrisitet
Elektrisk ladning: Som vi nevnte tidligere, er antallet elektroner og antallet protoner like i et nøytralt legeme. Mengden negativ ladning og positiv ladning er også like i et nøytralt legeme siden elektriske ladningen av et elektron og et proton numerisk er like, men deres polaritet er motsatt. Men hvis balansen mellom antallet elektroner og protoner i et legeme blir forstyrret, blir legemet elektrisk laded. Hvis antallet elektroner er større enn antallet protoner, blir legemet negativt laded, og mengden ladning avhenger av overskuddet av elektroner i legemet. På samme måte kan vi forklare den positive ladningen av et legeme. Her blir antallet elektroner mindre enn antallet protoner. Positiviteten av legemet avhenger av forskjellen mellom protoner og elektroner i legemet.
Elektrisk strøm: Når ladning flytter seg fra et punkt til et annet for å skape en jevn ladningsfordeling, kalles hastigheten til denne ladningsflytten for elektrisk strøm. Denne hastigheten avhenger hovedsakelig av forskjellen i ladningsforholdet mellom to punkter og forholdet til veien gjennom hvilken ladningen flytter seg. Enheten for elektrisk strøm er Ampere, og dette er ingenting annet enn coulomb per sekund.
Elektrisk potensial: Ladningsnivået i et legeme kalles elektrisk potensial. Når et legeme er laded, får det evnen til å utføre arbeid. Elektrisk potensial er målingen av evnen til et ladede legeme til å utføre arbeid. Strømmen som flyter gjennom en leder, er direkte proporsjonal til forskjellen i elektrisk potensial mellom de to endene av lederen. Elektrisk potensial kan visualiseres som forskjellen i vannnivået i to vannbeholder koblet med en rørledning. Farten på vannet som flyter fra den høyere beholderen til den lavere beholderen, avhenger av nivåforskjellen eller høydeforskjellen i vannet, ikke mengden vann lagret i beholdere. På samme måte, avhenger elektrisk strøm mellom to legemer av potensialforskjellen mellom to legemer, ikke mengden ladning lagret i legemene.
Elektrisk felt: Det er alltid en kraft mellom to nærliggende ladede legemer. Kraften kan være enten attraktiv eller repulsiv, avhengig av naturen av ladningen til de to legemene. Når et ladede legeme kommer inn i nærheten av et annet ladede legeme, blir kraften faktisk opplevd. Området rundt et ladede legeme, hvor et annet ladede legeme kan oppleve en kraft, kalles elektrisk felt av det førstnevnte legemet.
Disse fire omtalte termene er de viktigste parameterne for elektrisitet.
Det er tre grunnleggende måter vi vanligvis produserer elektrisitet.
Elektromekanisk prosess: Når en leder beveger seg i et magnetfelt og lederen kutter feltets fluxlinjer, produseres elektrisitet i lederen. Basert på dette prinsippet fungerer alle elektriske generatorer som DC-generatorer, alternatorer og alle typer dynamoer.
Elektrokjemisk prosess: I alle batterityper produseres elektrisitet på grunn av kjemiske reaksjoner. Her konverteres kjemisk energi til elektrisk energi.
Fasttilstands elektrisitetsgenerering: Dette er den mest moderne metoden for elektrisitetsgenerering. Her genereres frie elektroner og hull i en PN-knytning, og fordelingen av ladningsbærere blir ubalansert over PN-knytningen når knytningen er utsatt for lys. Disse frie elektronene og hullene, samt deres ubalanserte fordeling over knytningen, forårsaker elektrisitet i en ekstern krets. På dette prinsippet fungerer PV-solcellepaneler.
Typer av elektrisitet
Når elektrisitet produseres i armaturen i en generator, er den alltid alternerende. Det betyr at polariteten til elektrisiteten endrer seg i periodiske intervaller. I DC-generatorer blir den produserte elektrisiteten i armaturen rettet gjennom kommutator. I alternatorer leveres den AC som produseres i armaturen til den eksterne kretsen gjennom slip rings.
Når elektrisitet ikke endrer retning, kalles det DC-elektrisitet.
