חשמל הוא זרימת אלקטרונים, שהם חלקיקים תת–אטומיים בעלי מטען שלילי. אלקטרונים באטום נאלצים לנוע וזה גורם לחשמל לזרום. הוא מיוצר על ידי שריפת דלקים מאובנים ומועבר על גבי קווי תמסורת. חשמל הוא גם מקור אנרגיה משני. זרימת האלקטרונים באטום יוצרת זרם חשמלי המשמש להפעלת מכשירים ומכשירים.
חשמל הוא זרימה של אלקטרונים
חשמל הוא זרימה של אלקטרונים הזורמים מאטום אחד למשנהו בחומר מוליך. אטומים מכילים שלושה סוגים של חלקיקים: פרוטונים, אלקטרונים ונויטרונים. אלקטרונים נושאים מטען שלילי ויכולים לנוע מאטום לאטום, וכך נוצרים זרמים חשמליים.
כשאתה מפעיל מתג אור או מחבר מכשיר לשקע חשמל, אתה מנצל את הזרם האדיר הזה של אלקטרונים שעובר ברחבי רשת החשמל. אלקטרונים אלה מועברים למכשירים שלך דרך רשת החשמל, שנמצאת בדרך כלל מאות קילומטרים משם. האלקטרונים באותם חוטים מונעים על ידי גנרטורים חשמליים המייצרים חשמל בכמויות גדולות, והאנרגיה שבגנרטורים אלו מתועלת לרשת החשמל.
חשמל הוא זרימה של אלקטרונים דרך מוליך, והכוח הנדרש כדי לגרום לזרם זה לזרום נקרא מתח. כאשר אלקטרונים נעים דרך מוליך, המתח הוא הפרש הפוטנציאל בין שתי נקודות במעגל. מתח גבוה מצביע על אנרגיה גבוהה יותר, בעוד מתח נמוך יותר הוא אנרגיה נמוכה יותר.
אלקטרונים זורמים במהירויות שונות מאוד בחומרים שונים. חוט נחושת, למשל, נסחף במילימטר לשנייה, בעוד אלקטרונים בצינור קרן קתודי נעים כמעט בקו ישר. כאשר הטמפרטורה של המוליך גבוהה יותר, ההתנגדות של זרם חשמלי תהיה גבוהה יותר.
האלקטרונים באטומים מוחזקים יחד על ידי משיכה חזקה בין פרוטונים. משיכה זו גורמת לאלקטרונים בקליפות החיצוניות ביותר לצאת ממסלוליהם. הכוח שדוחף את האלקטרונים הללו יכול לגרום לחשמל לזרום מאטום אחד לאחר. ברק הוא דוגמה נפוצה לחשמל. כאשר האלקטרונים עוברים מענן לענן, הם יקפצו לקרקע ויצרו פריקה חשמלית. גם אלקטרונים נעים מעצם לעצם.
זרם חשמלי הוא זרימה של אלקטרונים, ולאלקטרונים יש מטענים חיוביים ושליליים. אלקטרונים יכולים לנוע בקו ישר או בתנועה מעגלית במתכת מוליכה. אלקטרונים יכולים לנוע בתנועה מעגלית על ידי משיכת מטענים מנוגדים. תהליך זה ידוע כתגובת שרשרת, והוא מה שגורם לחשמל לזרום.
זה מקור אנרגיה משני
חשמל הוא סוג של אנרגיה שאנו מייצרים על ידי המרת מקורות אנרגיה ראשוניים לצורות שמישות. מקורות אלו יכולים להיות מתחדשים או בלתי מתחדשים. ללא קשר למקור, החשמל מורכב מאטומים ומשמש להנעת ציוד חשמלי. הוא משמש על ידי בני אדם למגוון מטרות, כולל תאורה, חימום ומנועים חשמליים.
המקורות העיקריים לחשמל הם דלקים מאובנים, אנרגיה גרעינית ומקורות מתחדשים כגון אנרגיית רוח ושמש. מקורות אנרגיה אלו מומרים לאחר מכן לחשמל בר שימוש ולאחר מכן נשלחים לבתינו באמצעות קווי חשמל ותשתיות הולכה. חשמל משמש ליישומים שונים בבתים, בעסקים ובתעשיות שלנו.
משאבי אנרגיה ראשוניים נמצאים באופן טבעי. מקורות אלה כוללים נפט, פחם וגז טבעי. מקורות אנרגיה אחרים כוללים רוח, מים, ביומסה והשמש. בנוסף למקורות האנרגיה העיקריים הללו, יש לנו גם משאבי אנרגיה משניים, כגון חשמל ומימן. ניתן לכרות משאבים אלה ישירות או להמיר אותם.
זה מופק מדלקים מאובנים
חשמל מופק על ידי המרת האנרגיה שנצברת משריפת דלקים מאובנים לאנרגיה מכנית ולאחר מכן הפיכתה לאנרגיה חשמלית. תהליך זה מתרחש בתחנת כוח. תחנת כוח ממירה את האנרגיה המכנית לחשמל באמצעות טורבינה. בטורבינת גז, אוויר מחומם נאלץ לסובב סליל של תיל. לאחר מכן, הסליל מסתובב בתוך מגנט נייח שנקרא הסטטור. לאחר מכן, אלקטרונים נדחפים לאורך החוט, ויוצרים זרם חשמלי.
דלקים מאובנים הם דרך זולה יחסית להפקת חשמל. זה בין השאר בגלל שהם קלים לכרייה ולהובלה והם עתירי אנרגיה. יתר על כן, הם אינם תלויים במזג האוויר. זה הופך אותם לבחירה טובה עבור אזורים כפריים ומרוחקים. עם זאת, דלקים מאובנים אינם אידיאליים לכל המצבים.
בנוסף לפליטת פחמן, תחנות כוח של דלק מאובנים משחררות מזהמים אחרים לאוויר. מזהמים אלה כוללים תחמוצות גופרית וחנקן. אלה קשורים לגשם חומצי ואפילו לסרטן ריאות. עם זאת, תחנות כוח פחמיות מודרניות פולטות הרבה פחות זיהום מקודמותיהן. יתר על כן, הם משתמשים בטכנולוגיית scrubber כדי להפחית את הפליטות שלהם.
אפשרות פופולרית נוספת להפקת חשמל היא מפעלי ביומסה. אלה דומים לתחנות כוח פחמיות, אך הן מתודלקות בסוגים שונים של ביומסה. דלקים ביומסה כוללים שבבי עץ, פסולת ביתית ועצים מגודלים. תהליך זה מייצר גם 'ביוגז'. נכון לשנת 2017, תחנות כוח בדלק ביומסה ייצרו 2.3% מהחשמל בעולם.
דלקים מאובנים הם מקור האנרגיה השני הפופולרי ביותר בקנדה. יותר מ-9.5% מהחשמל של קנדה מיוצר באמצעות דלקים מאובנים. רוב תחנות הכוח התרמיות מבוססות על דלקים מאובנים. מספרם עולה על תחנות כוח סולאריות גיאותרמיות ומרוכזות.
בארצות הברית, פחם הוא מקור האנרגיה השני בגודלו לחשמל. רוב תחנות הכוח הפחמיות משתמשות בטורבינות קיטור. מעטים ממירים פחם לגז לשימוש בטורבינות גז. הנפט היווה פחות מ-1% מהחשמל במדינה בשנת 2021. שאר הדלקים המאובנים משמשים במחוללי מנועי דיזל ונפט מזוקק.
הוא מועבר על פני קווי
תמסורת קווי תמסורת מעבירים חשמל ממפעלי ייצור למשתמשי קצה. הם מורכבים מכבלים כבדים התלויים בין מגדלים גבוהים. בניגוד לסוגים אחרים של קווי חשמל, קווי הולכה נושאים חשמל במתח גבוה יותר, מה שהופך אותם ליעילה יותר להולכה למרחקים ארוכים. פעם בתחנת משנה, החשמל מומר למתח נמוך יותר לשימוש בבתים. לאחר מכן, חברות חלוקת חשמל מספקות את החשמל לבתים בודדים.
הקמת קו הולכה כרוכה בהשקעות מסיביות. מייל בודד של קו תמסורת של 115,000 וולט יכול לעלות יותר מ-400,000 דולר, מהתכנון ועד ליישום. עם זאת, רשת תמסורת יכולה להכיל אלפי קילומטרים של קו תמסורת. עלות הקו משתנה בהתאם לאורכו וסוג הבנייה שלו.
מוליכים עיליים עשויים בדרך כלל ממתכות מוליכות גבוהות. הם מתוכננים לעמוד בעומסים מכניים ומזג אוויר. הם עשויים להיות עשויים מעץ במקרים מסוימים. מגדלי הילוכים גבוהים מספיק כדי להרחיק מכוניות וכלי רכב אחרים מהמוליכים. ברוב המקרים, קווי תמסורת עשויים משלושה שלבים. זה אומר שהזרם והמתח בסוף קו ארוך צריכים להיות זהים למתח ולזרם בתחילת הקו הארוך.
קווי הולכה חשובים לחלוקת חשמל למרחקים גדולים. מלבד הפחתת אובדן אנרגיה, הם מבטיחים כוח מקסימלי ללקוחות. כדי להבטיח זאת, קווי תמסורת מוגנים על ידי אמצעי הגנה שונים. אחד מאמצעי ההגנה העיקריים הוא השימוש בחוטי חשמל במתח גבוה המתוחמים למרחקים ארוכים.
קווי שידור משמשים גם להעברת נתונים. בנוסף לנתונים חשמליים, קווי תמסורת יכולים לשאת גם אותות רדיו. אותות כאלה ידועים כנושא קו מתח וניתן לקלוט ברדיו לטווחי גלים ארוכים. קווי תמסורת מסוימים מצוידים בסיבים אופטיים. חברות תמסורת יכולות גם למכור רוחב פס או קיבולת בסיבים כהים כדי לספק זרם הכנסה.
קווי הולכה הם קריטיים לאספקת חשמל ממתקני ייצור לצרכנים. חשמל עובר מאות קילומטרים כדי להגיע לבית הלקוח.