电能
电能也有多种形式。例如,闪电,是一种静电。你也见证静电当你在头发上摩擦气球。一个最有用的形式的电能对人类产生的电流时,电子流过电路时,就会出现。权力形式,我们使用我们的设备,如电脑、电视、手机、烟雾报警器和电动车。任何形式的电能,它涉及电子在一个方向上的运动。了解更多电能,以及它是如何在我们的单位导体、绝缘体和电力。
电能是一种潜在的和动能。带电粒子如电子势能内固定时,其原子。(注:电子从来都不是静止的。他们总是摇晃一下,即使冷却到接近绝对零度(绝对零度= -273˚摄氏)。如果我们施加一个力,如化学能量的电池连接到一个导电材料是一个闭合电路的一部分电子朝着一个方向通过导电材料,产生电流。现在电子动能。我们测量安培的电流(安培),这是速度,电子穿过一个电路。
率越高的电子通过电路、安培和越高越高产生的电能。1安培的电流通过电路与一个第二个伏特应用相当于一个焦耳。然而,尽管移动电子的动能,这不是能量,驱动你的电子设备。电子的流动(带电粒子)正是使电能流动,这是产生的电场产生的电池和表面电荷电路电路一旦关闭。发生了什么是非常复杂和微妙的明显的争论源于一个思维实验由从Veritasium德里克·穆勒,引发了一系列的后续视频,很多反驳德里克的结论。这导致跟踪视频德里克,这解释了什么是发生在一个电路很好。*
*科学的庇护(下图)也有一个好的解释的能源来自于在一个电路。*请注意这两个视频是搭在每年大约10和更高。
地球,我们有一个问题
我们使用电能电力所有电气设备,世界现在依赖。大量的电能被数字技术或计算。也就是说,任何一个电脑芯片,今天包括汽车在现代汽车(约100),门铃,相机、冰箱、烤面包机,咖啡机,手表,手机,哦,和电脑……所以很多东西。
全球能源消耗的比例数字技术是每十年翻一番,预计很快就会变得不可持续。也就是说,世界无法产生足够的能量来满足能源需求从数字设备。这是舰队的动机的研究。舰队正在开发新材料在原子尺度,将进行电流没有能量损失。记得你感觉热从你的笔记本电脑或移动,当你使用它呢?这是丢失或浪费能源。的影响是,如果我们能导电无电阻(所带来的能量损失热量)?从本质上讲,你会需要更少的电压或初始能量所需的工作。例如,如果你的设备需要X焦耳做了必要的计算,那么你需要生成相当于X + 1焦耳因为+ 1会迷路的热电路。或不使用一个9伏电池,你只需要1.5伏特和电池需要更换之前可能会持续更长时间。
这些新材料将被用来取代硅晶体管(你电脑芯片的大脑),电路和记忆存储设备。舰队上看到更多的研究来解决这个问题在这里。
让学生考虑我们如何使用能源和可接受的是什么手段实现可持续能源使用,他们可以做批判性思维练习活动9。
能源和电力
学生可能会将能源的概念与力量。电力和能源是不同的概念。如上所述,能量是做功的能力或引起变化。例如,在健身房起重重量需要一定数量的能量可用;一个电池或一个项目我们可以吃的食物将持有一定数量的能量。
力量,另一方面,速度,能源使用或从一种形式转换为另一种格式。例如,将一个重量你的身体会消耗一定数量的卡路里(能量)每分钟或小时(时间)。一个灯泡将使用一定数量的单位时间的电能提供必要的光。重量越重或更激烈的锻炼,在单位的时间您将使用更多的能源。更强大的灯泡,更多的能量(瓦特)它将消耗每单位时间。权力的能量使用单位的时间。或者,它是工作完成的速度。
在这个资源不涉及任何细节的差异的力量和活力,这是一个重要的区别为学生理解。
好的,现在是时候检查能源从量子的角度来看,因为它是什么支撑着我们的许多技术与日常生活中——从太阳能电池板到你的智能手机。
接下来:量子能量