¿De dónde proviene la energía eléctrica?

  

¿El campo electromagnético se debilita un poco o se "consume" por el motor de CA?

Sí, exactamente a la derecha.

Para simplificar, imagine un solo circuito de CA de 2 hilos (no es complicado en 3 fases)

Primero, el dínamo de la empresa de servicios públicos cargará dos cables opuestos, como un capacitor muy largo. Un cable es temporalmente positivo, el otro negativo. Luego, su motor dentro de su lavadora "descargará" este condensador largo, tomando algo de energía del campo e que existe en el espacio entre los cables largos. (La dinamo aumenta la tensión entre los cables y, al mismo tiempo, el motor aumenta ligeramente la tensión). La dinamo "carga" el condensador con energía, mientras que el motor la "descarga".

Pero también, la dinamo de la empresa de servicios públicos creará una corriente en todo el circuito, incluidos los cables de millas y también dentro de la bobina del motor de CA. Todo el circuito almacena energía como un campo magnético (es un inductor de 1 vuelta). La dínamo aumenta la corriente en el circuito, mientras que el motor la disminuye simultáneamente. El dínamo "carga" el inductor con energía magnética, mientras que el motor lo "descarga".

Juntos, los dos efectos anteriores están permitiendo que la energía electro-más-magnética corra a lo largo del circuito, fluyendo desde la dinamo al motor. El circuito se comporta como un inductor-condensador ... también llamado "línea de transmisión".

En otras palabras, el dínamo inyecta energía EM en todo el sistema. Luego, el motor distante extrae energía de todo el sistema. La energía de campo EM luego fluye a través del sistema a la velocidad de la luz. (Pero los electrones viajan lentamente). La energía eléctrica es energía de onda, mientras que los electrones dentro de los cables son el "medio" que guía las ondas. (No olvide que las ondas de sonido viajan rápido a través de grandes distancias, mientras que las moléculas de aire solo vibran levemente. Ondas contra el medio).

Aquí está el secreto para entender la energía en los circuitos: todos los circuitos son guías de onda EM. Son líneas de transmisión de radio, incluso cuando la frecuencia de transmisión es de 60Hz, e incluso cuando la frecuencia es DC o 0Hz. En otras palabras, las líneas de transmisión no tienen límite inferior a la frecuencia. Las mismas matemáticas que se aplican a 1MHz también se aplican a 1Hz y en DC. En las clases de ingeniería, muchos de nosotros extrañamos el hecho de que nuestro libro de texto de campos / ondas no describía las líneas de transmisión de RF ... estaba describiendo todas las líneas de transmisión, incluyendo la red eléctrica de 60Hz, e incluyendo los conductores internos una linterna DC.

Tenga en cuenta que con los motores de los automóviles y los ejes de transmisión, la energía viaja como energía sonora de muy baja frecuencia. Los átomos de metal en el eje de transmisión son el "medio" para este flujo de energía mecánico / acústico. ¡Los átomos de metal no fluyen a lo largo del eje de transmisión! Pero la energía cinética fluye a lo largo del eje impulsor, yendo del motor a las ruedas (y ... ¡se desplaza a la velocidad del sonido en acero!)

La línea eléctrica no pierde nada. Hace electromagnéticamente un enlace de transferencia de energía entre la fuente y la carga. Piense en el eje y los engranajes entre el motor del automóvil y los neumáticos, lo mismo, excepto el medio de transferencia.

** “Un día en la vida como un electrón” **

  

¿Dónde has estado todo el día?

Conducir como de costumbre, como todas las demás partículas de cobre dentro de esta toma de interfaz eléctrica. Mi vida es bastante estable aquí, pero está tan llena que no me muevo tan rápido como crees. Debes confundirme con las ondas que viajan a través de mí a la velocidad de la luz. De ida y vuelta, sesenta veces por segundo. En algún momento se pone "emocionante" cuando alguien desenchufa una aspiradora que aún funciona y este arco de encendido de 4000 K se inicia y algunos de mis amigos escaparon.

El electrón se mueve de un lado a otro, probablemente una distancia sorprendentemente corta, 60 veces por segundo.

La pregunta que creo que estás haciendo es: (a) ¿qué hace que se mueva? y (b) ¿cómo hace ese movimiento algún trabajo útil?

(a) Se mueve porque un campo eléctrico lo empuja, o lo tira, alternativamente. Ese campo eléctrico proviene de los electrones corriente arriba que se agolpan hacia él, cada uno a su vez empujado por el campo eléctrico, hasta el generador. O ser alejado de él, en el otro semiciclo.

Alinee una fila de centavos con 1 mm entre ellos, y empuje la mano izquierda un 10 mm hacia los otros. Verá que, aunque cada centavo se mueve unos pocos mm, el frente de onda de mayor densidad de dinero se ha movido 100 mm o más. Esa velocidad está limitada por la velocidad del sonido en centavos. (Sí, es crudo, los peniques solo se repelen entre sí por contacto físico, mientras que las cargas idénticas se repelen entre sí por un campo eléctrico)

Entonces, aunque cada electrón se mueve a una "velocidad de deriva" relativamente lenta, la energía (transmitida por el campo eléctrico) se propaga a la velocidad de la luz (no en vacío, pero más lenta gracias a las propiedades de los materiales), típicamente 0.7 * C. / p>

(b) Pierde energía de dos maneras. Primero, choca contra los átomos en el cable, transmitiéndoles energía cinética, haciéndolos vibrar. En tu fan, esto es energía desperdiciada; en una estufa o una bombilla, calienta el cable, hasta aproximadamente 300 K en este último caso, emitiendo luz.

En segundo lugar, como una carga en movimiento, genera un campo magnético. Si hay conductores cercanos, ese campo magnético induce corriente en esos conductores, que generan su propio campo magnético y generan una fuerza entre ellos. La fuerza de ese campo magnético retrasa al electrón (esta es la base de la inductancia). Si los segundos conductores pueden moverse libremente en la dirección de esa fuerza, lo harán girando las aspas del ventilador. Fuerza * distancia = energía: esta energía se extrae (a través del campo magnético) del movimiento del electrón. (Por supuesto, en lugar de generar un campo magnético en un conjunto móvil de conductores, algunos motores usan imanes permanentes móviles. O imanes fijos y conductores móviles, etc.)

Si puede ver el vínculo entre el flujo de electrones y el movimiento mecánico, también debe comprender que este proceso es perfectamente reversible, y el hecho de que el generador produzca el "impulso" también conocido como fuerza electro-motriz (EMF), también conocido como voltaje, por el mismo proceso a la inversa.

Su ventilador afecta el movimiento de los electrones de la manera en que reduce la velocidad de la turbina y produce electricidad que alimenta su casa. De este modo, la turbina consume más vapor, que se repone quemando más combustible.

Creo que sería más fácil preguntar de dónde proviene la "energía" eléctrica primero, y luego ver la energía más adelante.

En el principio ...

Las leyes físicas vinculantes de conservación de energía nos ayudarán. La energía no puede ser creada, ni destruida. La energía eléctrica solo se obtiene de una forma (energía solar, cinética del viento, rotación de la turbina, reacciones nucleares, etc.). Esta fuente de energía proporciona la energía necesaria para el movimiento de electrones, que a su vez establece una diferencia de potencial (otra forma de medir la cantidad de energía que puede poseer una corriente de corriente). Por lo tanto, para configurar una pd de 12 V, un flujo de corriente debe haber recibido energía, que puede proporcionar un voltaje / fem que asciende a 12 V o más.

Nuestra situación.

Ahora mismo tienes un ventilador A.C, por lo que probablemente conozcas la teoría detrás de los generadores A.C, que es simplemente un rotor, cortando un campo magnético, generando así una corriente (algo así). Que es simplemente la conversión de energía. Esto pasa a través de transformadores que construyen su diferencia potencial para la transmisión. Es como una rana que se prepara para saltar, por lo que los músculos se contraen antes del salto. En este caso, la corriente eléctrica será impulsada a través de una red de transmisión / distribución hacia su ventilador, que tiene un motor y el motor utiliza la energía eléctrica que recibe para hacer girar el ventilador (otra conversión, wow). Por lo tanto, la velocidad a la que la energía eléctrica funciona para su ventilador es una medida de la potencia.

Entonces, en esencia, la energía eléctrica tiene muchas fuentes, por lo tanto, la energía también.