الفيزياء

7 مصادر أساسية للكهرباء يجب أن تعرفها

7 مصادر أساسية للكهرباء يجب أن تعرفها



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مجرد التفكير في عالم بدون كهرباء يبدو مستحيلاً. إنها واحدة من أعظم الهدايا التي منحها العلم للإنسانية. يعتمد كل شيء في عالمنا اليوم تقريبًا على الطاقة الكهربائية.

ومن المتوقع أن يزداد الاعتماد على الكهرباء بمرور الوقت فقط. تشير التقديرات إلى أنه في عام 2018 ، ارتفع الطلب العالمي على الكهرباء إلى 23,000 تيراوات ساعة ، ومن المرجح أن يزداد هذا العدد مع مرور كل عام. هذا الطلب الهائل مسؤول عن نصف النمو في احتياجات الطاقة ويستغرق 20% حصة في إجمالي استهلاك الطاقة على مستوى العالم.

ذات صلة: أكثر من 3 أنواع مختلفة من محطات توليد الطاقة التي تولد الكهرباء لنا

تظهر هذه الإحصائيات بوضوح أن الكهرباء هي مولد المستقبل. ومع ذلك ، ما هي الطرق التي يمكننا من خلالها توليد مثل هذه الكمية المذهلة من الكهرباء لتلبية الطلبات المتزايدة باستمرار؟ دعنا نكتشف!

تعريف الكهرباء

يمكن تعريف الكهرباء على أنها شكل من أشكال الطاقة التي يتم إنتاجها نتيجة لتدفق الإلكترونات من النقاط الإيجابية والسلبية داخل الموصل. نحن نعتبر الكهرباء مصدر طاقة ثانوي.

هذا لأنه لا يأتي كمنتج جاهز ، ولكن يجب أن يتم إنشاؤه من خلال مصادر أولية مثل الرياح وضوء الشمس والفحم والغاز الطبيعي وتفاعلات الانشطار النووي والطاقة الكهرومائية.

فيما يلي بعض الطرق الأساسية التي يمكننا من خلالها توليد الكهرباء وكيف يمكن القيام بذلك!

1. الكهرباء بالفرك

تم إجراء الملاحظات الأولى حول الظواهر الكهربائية في اليونان القديمة. حدث هذا عندما وجد الفيلسوف Thales of Miletus (640-546 قبل الميلاد) أنه عندما يتم فرك قضبان الكهرمان على الجلد المدبوغ ، فإنها تنتج خصائص جذابة لم تكن تمتلكها من قبل.

إنها نفس التجربة التي يمكن إجراؤها الآن عن طريق فرك شريط بلاستيكي بقطعة قماش. من خلال تقريبه من قطع الورق الصغيرة ، فإنه يجذبهم ، كما هو الحال في الأجسام المكهربة.

نحن جميعًا على دراية بتأثيرات الكهرباء الساكنة. بعض الناس أكثر عرضة من غيرهم لتأثير الكهرباء الساكنة. يشعر بعض مستخدمي السيارات بآثارها عند استخدام مفتاح أو لمس لوحة السيارة.

ننتج كهرباء ساكنة عندما نفرك قلمًا بملابسنا. يحدث الشيء نفسه عندما نفرك قطعة من الزجاج بالحرير أو العنبر بالصوف.

لذلك فإن مفهومي الشحنة والتنقل أساسيان في دراسة الكهرباء ، وبدونها لا يمكن للتيار الكهربائي أن يوجد.

2. الكهرباء عن طريق التأثير الكيميائي

تتكون جميع البطاريات من إلكتروليت (يمكن أن يكون سائلًا أو صلبًا أو شبه صلب) وقطب كهربائي موجب وقطب سالب. المنحل بالكهرباء هو موصل أيوني.

ينتج أحد الأقطاب الكهربائية إلكترونات ويستقبلها القطب الآخر. عندما يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بالدائرة المراد تغذيتها ، فإنها تنتج تيارًا كهربائيًا.

البطاريات التي لا تستطيع فيها المادة الكيميائية العودة إلى شكلها الأصلي بمجرد تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية تسمى البطاريات الأولية أو الفولتية.

البطاريات الثانوية أو المراكم قابلة للعكس. في هذه الأنواع من البطاريات ، يمكن إعادة تكوين المادة الكيميائية التي تتفاعل في الأقطاب الكهربائية لإنتاج طاقة كهربائية عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلالها في الاتجاه المعاكس للتشغيل العادي للبطارية.

3. الكهرباء بفعل الضوء

مع ازدياد كثافة ضوء الشمس ، يزداد الجهد المتولد بين طبقتين من الخلايا الكهروضوئية. لكن كيف تعمل الخلية الكهروضوئية؟

في حالة عدم وجود ضوء ، لا يولد النظام الطاقة. عندما يضرب ضوء الشمس اللوحة ، تبدأ الخلية في العمل. تتفاعل فوتونات ضوء الشمس مع الإلكترونات المتاحة وتزيد من مستويات طاقتها.

بهذه الطريقة ، يتم توليد الكهرباء من خلال الطاقة الشمسية.

4. الكهرباء الحرارية بالحرارة

محطة التوليد الحراري هي نوع من النباتات حيث يتم استخدام التوربينات التي تعمل بالبخار تحت الضغط لتحريك محور المولدات الكهربائية. تستخدم محطات الطاقة الحرارية التقليدية ومحطات الطاقة الحرارية النووية الطاقة الموجودة في البخار المضغوط.

أبسط مثال على ذلك هو توصيل غلاية مليئة بالماء المغلي بعجلة مجداف ، والتي بدورها مرتبطة بمولد. البخار النفاث من الغلاية يحرك الدوار.

ومن ثم ، يمكننا الحصول على البخار بعدة طرق ، مثل حرق الفحم والنفط والغاز والنفايات الحضرية أو الاستفادة من كمية كبيرة من الحرارة الناتجة عن تفاعلات الانشطار النووي. يمكنك حتى إنتاج البخار من خلال تركيز طاقة الشمس.

لن يكون من الخطأ القول إن الطاقة الحرارية هي واحدة من أكثر الطرق شيوعًا لتوليد الكهرباء.

5. الكهرباء بالمغناطيسية

في عام 1819 ، قام الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد باكتشاف غير عادي من خلال ملاحظة أنه يمكنك تحويل إبرة مغناطيسية بواسطة تيار كهربائي. تم تطوير هذا الاكتشاف ، الذي أظهر وجود صلة بين الكهرباء والمغناطيسية ، من قبل العالم الفرنسي أندريه ماري أمبير.

درس أمبير القوى بين الأسلاك التي تدور من خلالها التيارات الكهربائية. على نفس المنوال ، من المعروف أن الفيزيائي الفرنسي دومينيك فرانسوا أراغو لديه الحديد الممغنط بوضعه بالقرب من كابل يمر بالتيار.

بعد ذلك ، في عام 1831 ، اكتشف العالم البريطاني مايكل فاراداي أن حركة المغناطيس بالقرب من أحد الكابلات تؤدي إلى حدوث تيار كهربائي فيه. كان هذا التأثير عكس ذلك الذي وجده Oersted.

وهكذا ، أوضح أورستد أن التيار الكهربائي يمكن أن يخلق مجالًا مغناطيسيًا. من ناحية أخرى ، أوضح فاراداي أنه يمكننا استخدام مجال مغناطيسي لتوليد تيار كهربائي. يعتبر كلا الاكتشافين رائدين.

في هذا السياق ، حدث المزيج الكامل لنظريات المغناطيسية والكهرباء بفضل الفيزيائي البريطاني جيمس كليرك ماكسويل. تنبأ ماكسويل بوجود موجات كهرومغناطيسية وحدد الضوء على أنه ظاهرة كهرومغناطيسية.

كما هو واضح ، فقد استغرق الأمر الكثير من العلماء والباحثين لاستنتاج أنه يمكن أيضًا توليد الكهرباء من خلال المغناطيسية.

6. الكهرباء المولدة بالضغط

الضغط الذي تمارسه التيارات المائية الجوفية هو العملية المستخدمة في السفن الكبيرة كطاقة بديلة للنظام الرئيسي. في السدود ، يتم توليد الكهرباء عن طريق إطلاق تدفق متحكم فيه من المياه عالية الضغط عبر قناة قسرية.

تعمل المياه على تشغيل التوربينات التي تحرك المولدات ، وبالتالي تنتج تيارًا كهربائيًا. ثم يمر هذا التيار عالي الجهد المنخفض عبر معزز للجهد يحوله إلى كهرباء.

7. الكهرباء الهيدروليكية عن طريق الماء

من بين جميع الطرق المستخدمة لتوليد الطاقة المذكورة أعلاه ، تُستخدم الطاقة المغناطيسية بشكل شائع لإنتاج الكهرباء بكميات كبيرة. يعتمد إنتاجه على حقيقة أنه عند تحريك موصل في وجود مغناطيس ، تحدث حركة منظمة للإلكترونات في الموصل.

يحدث هذا نتيجة للقوى الجذابة والتنافر الناجم عن المجال المغناطيسي. يعتمد تشغيل المولدات والمحركات والدينامو على هذا الشكل من إنتاج الكهرباء.

يشار إلى أن الطاقة الكهرومائية تولد حوالي 9٪ من الكهرباء في الولايات المتحدة. علاوة على ذلك ، فهو متجدد ويمكن إنتاجه بانبعاثات قليلة جدًا.

ذات صلة: أعلى 21 سد في العالم تولد أعلى كمية من الكهرباء

إنتاج الكهرباء له تاريخ غني ومستقبل أكثر إشراقًا. وفقًا للتوقعات التي قدمها معهد أبحاث الطاقة ، سيستمر الوقود الأحفوري في الحفاظ على مكانته كمصدر رئيسي لإنتاج الكهرباء في الولايات المتحدة حتى عام 2040.


شاهد الفيديو: العلوم. التيار الكهربائي و الدارة الكهربائية (أغسطس 2022).