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전기 에너지는 우리가 알고 있는 세상을 운영하는 데 도움이 되는 중요한 개념입니다. 미국에서만 일반 가족이 사용하는 연간 10,649킬로와트시(kWh) , 이는 120,000포트 이상의 커피를 추출할 수 있는 충분한 전기 에너지입니다!

그러나 전기 에너지가 무엇이고 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 까다로울 수 있습니다. 그래서 우리는 여러분의 깨달음을 돕기 위해 이 글을 준비했습니다! (아빠 농담 죄송합니다.)

전기 에너지에 대한 모든 것을 배우려면 계속 읽으십시오. 포함:

• 전기 에너지의 정의
• 전기 에너지의 작동 원리
• 전기 에너지가 전위 또는 운동 에너지인 경우
• 전기 에너지의 예

이 기사를 마칠 때쯤이면 전기 에너지의 본질을 알게 될 것이며 전기 에너지가 주변에 미치는 영향을 확인할 수 있을 것입니다.

다루어야 할 내용이 많으니 살펴보겠습니다.

전기 에너지 정의

그렇다면 전기에너지란 무엇인가? 간단히 말해서, 전기 에너지는 힘을 가하거나 일을 하는 데 사용할 수 있는 원자의 하전 입자에 있는 에너지(운동 및 전위 모두)입니다. 즉, 전기에너지는 물체를 움직이거나 움직일 수 있는 능력을 가지고 있다. 행동을 일으키다 .

전기 에너지는 다양한 형태로 우리 주변에 있습니다. 최고의 전기 에너지 예로는 전기 에너지를 사용하여 시스템에 전원을 공급하는 자동차 배터리, 전기 에너지를 전송하여 휴대폰을 충전하는 벽면 콘센트, 전기 에너지를 사용하여 수축 및 이완하는 근육 등이 있습니다!

전기에너지는 우리 일상생활에 꼭 필요한 에너지이지만, 세상에는 다른 종류의 에너지도 많이 있어요 . 열 에너지, 화학 에너지, 원자력 에너지, 빛 에너지, 소리 에너지는 다른 주요 에너지 유형 중 일부일 뿐입니다. 에너지 유형이 일부 중복될 수 있지만(예: 소량의 열을 생성하는 램프에 빛을 제공하는 벽면 콘센트), 에너지 유형은 서로 뚜렷하게 작용합니다. , 그래도 그들은 다른 에너지로 전환될 수 있다 .

전기에 대한 이 간략한 설명 영상은 전기 에너지가 무엇인지, 어떻게 작동하는지에 대한 훌륭한 입문서입니다.

전기 에너지는 어떻게 작동합니까?

이제 전기 에너지가 무엇인지 알았으니 전기 에너지가 어디서 나오는지 알아보겠습니다.

공부한 적이 있다면 물리학 이전에는 에너지가 생성되거나 파괴될 수 없다는 것을 알고 있었을 것입니다. 전기 에너지의 결과는 어디에서나 오는 것처럼 보일 수도 있지만, 번개의 화살 아니면 조깅 세션이 분자 수준에서의 일련의 변화. 모든 것은 원자에서 시작됩니다.

원자는 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. : 중성자, 양성자, 전자. 핵, 즉 원자의 중심은 중성자와 양성자로 구성됩니다. 전자는 껍질의 핵 주위를 돌고 있습니다. 전자 껍질은 핵 주위를 도는 고리나 궤도처럼 보입니다.

(AG 시저/ 위키미디어 )

원자가 가지고 있는 껍질의 수는 원자의 유형, 양전하, 음전하, 중성 전하 여부 등 많은 요소에 따라 달라집니다. 그러나 전기 에너지와 관련하여 중요한 부분은 다음과 같습니다. 핵에 가장 가까운 껍질에 있는 전자는 핵에 강한 인력을 가지고 있습니다. 하지만 가장 바깥쪽 껍질로 이동하면 연결이 약해집니다. 원자의 가장 바깥 껍질은 원자가 껍질로 알려져 있으며... 그 껍질에 있는 전자는 원자가 전자로 알려져 있습니다!

원자가 전자는 원자에 약하게만 연결되어 있기 때문에, 그들은 실제로 강제될 수 있다 밖으로 그들의 궤도 다른 원자와 접촉할 때. 이 전자들은 자신의 고향 원자의 외부 껍질에서 새로운 원자의 외부 껍질로 점프할 수 있습니다. 이런 일이 발생하면, 전기에너지를 생산합니다.

그렇다면 원자가 전기 에너지를 생성하기 위해 전자를 얻거나 잃도록 준비되는 시기를 어떻게 알 수 있습니까? 원자가 전자를 살펴보십시오. 원자는 옥텟이라고도 알려진 외부 껍질에 8개의 원자가 전자만 가질 수 있습니다. 원자에 3개 이하의 원자가 전자가 있으면 다른 원자로 전자를 잃을 가능성이 더 높습니다. 원자가 전자보다 양성자가 많아질 정도로 전자를 잃으면, 양전하를 띠게 된다 양이온 .

마찬가지로, 거의 완전한 원자가 껍질(6~7개의 원자가 전자 포함)을 가진 원자는 다음과 같은 가능성이 더 높습니다. 얻다 완전한 옥텟을 가지기 위해서는 전자가 필요하다. 원자가 전자의 수가 원자의 양성자보다 많은 지점까지 전자를 얻으면, 음전하를 띠게 된다 음이온 .

원자가 전자를 얻든 잃든 상관없이, 그만큼 행동 한 원자에서 다른 원자로 전자가 이동하면 전기 에너지가 발생합니다. . 이 전기 에너지는 집 안의 가전제품에 전원을 공급하거나 심장박동기를 작동하는 등의 작업에 전기의 형태로 사용될 수 있습니다. 하지만 그럴 수도 있다 다른 종류의 에너지로 변환됨 , 벽에 꽂혀 있는 토스터의 열 에너지와 같습니다.

전기에너지와 전기가 같은 것이라고 생각하시나요? 좀 빠지는! 전기는 전기 에너지의 한 가지 결과일 뿐입니다.

전기 에너지 대 전기

이 용어들은 비슷하게 들리지만, 전기에너지와 전기는 같은 것이 아니다 . 모든 전기는 전기에너지의 결과이지만, 모든 전기에너지가 전기인 것은 아니다.

에 따르면 칸아카데미 , 에너지는 물체가 일을 수행하는 능력을 측정한 것으로 정의됩니다. 물리학에서 일은 물체를 움직이기 위해 물체에 가해지는 에너지입니다. 지난 섹션에서 이야기한 것처럼, 전기 에너지는 원자 사이의 전자 이동에서 발생하며, 이는 일이라고도 알려진 에너지 전달을 생성합니다. 이 작업은 줄 단위로 측정되는 전기 에너지를 생성합니다.

전기 에너지가 될 수 있다는 점을 명심하세요. 모든 종류의 다른 에너지로 변환됩니다. , 벽에 꽂혀 있는 토스터의 열 에너지와 같습니다. 그 열 에너지는 빵을 토스트로 바꾸는 열을 생성합니다! 그래서 전기에너지를 사용하면서 ~할 수 있다 전기가 된다, 그렇지 않다 가지다 에게!

전기 에너지의 전자 흐름이 전선과 같은 도체를 통해 전달되면 전기가 됩니다. 이러한 전하의 움직임은 전류라고 불리는 (그리고 와트 단위로 측정됩니다). 이러한 전류는 다음을 통해 완성됩니다. 전기 회로 , TV, 쿡탑 등에 전력을 공급할 수 있습니다. 이는 전기 에너지가 화면을 밝히거나 물을 끓이는 등 원하는 특정 동작을 생성하는 데 사용되기 때문입니다.

전기 에너지는 잠재력인가, 아니면 운동에너지인가?

이전에 에너지를 연구한 적이 있다면 에너지가 두 가지 주요 범주로 분류될 수 있다는 것을 알고 있을 것입니다. 잠재력과 운동성. 위치 에너지는 본질적으로 저장된 에너지입니다. 원자의 원자가 전자가 뛰어다니는 것을 방지하면 해당 원자는 위치 에너지를 보유하고 저장할 수 있습니다.

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반면에, 운동 에너지는 본질적으로 다른 것을 움직이거나 움직이는 에너지입니다. 운동 에너지는 해당 물체에 힘을 생성하기 위해 다른 물체에 에너지를 전달합니다. 운동 에너지에서 전자는 전기 에너지를 생성하기 위해 원자가 껍질 사이를 자유롭게 이동할 수 있습니다. 따라서 해당 원자에 저장된 위치 에너지는 운동 에너지로 변환되고 궁극적으로는 전기 에너지로 변환됩니다.

그렇다면 전기에너지는 전위인가 운동에너지인가? 대답은 둘 다입니다! 그러나 전기에너지는 전위에너지와 운동에너지를 동시에 가질 수 없습니다. 전기 에너지가 다른 물체에 작용하는 것을 볼 때 그것은 운동 에너지이지만, 그 일을 할 수 있기 직전에는 위치 에너지였습니다.

여기에 예가 있습니다. 휴대폰을 충전할 때 벽면 콘센트에서 휴대폰 배터리로 이동하는 전기는 운동 에너지입니다. 하지만 배터리는 나중에 사용할 수 있도록 전기를 보관하도록 설계되었습니다. 보유 에너지는 위치 에너지이며, 휴대전화를 켜고 사용할 준비가 되면 운동 에너지가 될 수 있습니다.

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위와 같은 전자석은 전기와 자기가 밀접하게 관련되어 있기 때문에 작동합니다.
(놀라운 과학/ 기피 )

전기 에너지는 자기와 어떤 관련이 있습니까?

당신은 아마도 인생의 어느 시점에서 자석을 가지고 놀았을 것입니다. 자석은 자기장을 통해 다른 물체를 끌어당기거나 밀어낼 수 있는 물체입니다.

하지만 당신이 모를 수도 있는 사실은 자기장은 움직이는 전하에 의해 발생합니다. 자석에는 극, 북극, 남극이 있습니다(이를 쌍극자라고 함). 이 극은 반대로 전하를 띠므로 북극은 양전하를 띠고 남극은 음전하를 띠게 됩니다.

우리는 원자가 양전하와 음전하를 띤다는 것을 이미 알고 있습니다. 그것은 밝혀졌다 자기장은 서로 정렬된 전하를 띤 전자에 의해 생성됩니다! 이 경우 음전하를 띤 원자와 양전하를 띤 원자는 자석의 서로 다른 극에 위치하게 되어 전기를 발생시킵니다. 그리고 자기장.

양전하와 음전하는 전기 에너지의 결과이므로, 이는 자기가 전기 에너지 시스템과 밀접한 관련이 있음을 의미합니다. 사실, 원자 사이의 대부분의 상호 작용도 마찬가지입니다. 이것이 우리가 전자기학을 갖는 이유입니다. 전자기학은 자기장과 전기장 사이의 상호 연관된 관계입니다.

GIPHY를 통해

아래에서 머리카락이 자라나는 전기 에너지의 예를 확인해 보세요. #AnotherDadJoke
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전기 에너지의 예

당신은 여전히 ​​​​현실 세계에서 전기 에너지는 어떤 것인지 궁금할 것입니다. 절대 두려워하지 마! 우리는 네 가지 훌륭한 실제 전기 에너지 사례를 가지고 있습니다. 실제로 전기 에너지에 대해 더 많이 배울 수 있습니다.

예 1: 머리에 붙은 풍선

생일 파티에 가본 적이 있다면, 풍선을 머리에 문지르고 머리에 붙이는 트릭을 시도했을 것입니다. 풍선을 치우면 풍선을 머리에서 몇 인치 떨어진 곳에 잡고 있어도 머리카락이 풍선 뒤에 떠오를 것입니다! 물리학과 학생들은 이것이 단지 마술이 아니라는 것을 알고 있습니다… 그것은 정전기입니다.

정전기는 전기에너지가 만들어내는 운동에너지의 한 종류이다. 정전기는 두 물질이 서로 접촉할 때 발생합니다. 반대 세력에 의해 뭉쳐진 . 정적이라고 불리는 이유는 인력은 전자가 원래 위치로 돌아갈 수 있을 때까지 두 물체를 함께 유지합니다. 지금까지 배운 내용을 활용하여 이 트릭이 어떻게 작동하는지 자세히 살펴보겠습니다.

우리는 두 원자가 서로 끌어당기려면 서로 반대 전하를 가지고 있어야 한다는 것을 알고 있습니다. 하지만 풍선과 머리카락이 모두 중성 전하로 시작한다면 어떻게 반대 전하를 가지게 될까요? 쉽게 말하면 풍선을 머리에 비비면 자유 전자 중 일부는 물체에서 물체로 점프합니다. , 머리카락을 양전하로 만들고 풍선을 음전하로 만듭니다.

산성 특성

손을 놓으면 풍선이 머리카락에 너무 달라붙어서 제자리에 고정되려고 합니다. 끌어당긴 전하를 분리하려고 하면 양전하를 띤 머리카락이 운동 전기 에너지를 사용하여 위쪽으로 떠서 음전하 풍선에 계속 붙어 있으려고 할 것입니다!

하지만, 이 매력은 영원히 지속되지 않습니다. 풍선과 머리카락 사이의 인력은 상대적으로 약하기 때문에 머리카락과 풍선의 분자는 각각 원래의 전자 수를 복원하여 평형을 찾으려고 노력하고 결국 전자를 얻거나 잃으면서 전하를 잃게 됩니다.

예 2: 심장 제세동기

위치 에너지와 운동 에너지 모두에 대한 좋은 전기적 예를 찾고 있다면 제세동기를 찾아보세요. 제세동기는 응급 상황에서 불규칙한 심장 박동을 교정하여 수천 명의 생명을 구했습니다. 심장마비처럼. 그런데 그들은 어떻게 합니까?

놀랍게도 제세동기는 전기 에너지로부터 생명을 구하는 능력을 얻습니다. 제세동기에는 심장에 저장된 많은 양의 전위 에너지가 포함되어 있습니다. 제세동기 커패시터의 두 판 . (이것을 패들이라고도 합니다.) 판 중 하나는 음전하를 띠고 다른 판은 양전하를 띠고 있습니다.

이 플레이트가 신체의 다른 위치에 배치되면 두 플레이트 사이를 점프하는 전기 볼트가 생성됩니다. 위치에너지는 다음과 같이 운동에너지가 된다. 양극판의 전자는 음극판으로 돌진합니다. 이 볼트는 불규칙한 전기 패턴이 정상으로 다시 시작되기를 바라면서 인간의 심장을 통과하여 근육 내의 전기 신호를 중지합니다.

제세동기에는 매우 강력한 전기 에너지가 포함되어 있으므로 근처에 있으면 조심하세요!

사례 3: 풍력 터빈

종종 풍력 터빈과 같은 외진 곳에 배치됩니다. 자연풍을 에너지로 바꾸어 가정, 기술 등에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 하지만 터빈은 바람처럼 비전기적인 것처럼 보이는 것을 어떻게 사용 가능하고 지속 가능한 에너지로 바꿀 수 있을까요?

가장 기본적으로, 풍력 터빈은 운동 에너지를 전기 에너지로 전환합니다. 바람이 어떻게 작동하는지 설명하는 것은 그 자체로 블로그 게시물을 작성할 가치가 있지만, 알아야 할 것은 바람이 터빈 블레이드에 닿을 때, 로터 허브를 회전시킵니다 풍차처럼. 이 운동 에너지는 발전기를 포함하는 나셀이라고 불리는 내부 구성 요소를 회전시킵니다. 차례로, 이 발전기는 이 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 강제로 전기요금을 부과하다 발전기에 이미 존재하여 움직이며 전류를 생성합니다. 이는 또한 전기이기도 합니다.

이 움직임은 전기 전도체, 특히 전선을 통해 전달되기 때문에 이러한 요금 흐름은 계속될 수 있습니다. 집, 동네, 심지어 도시와 같은 더 큰 전력망까지.

예 4: 어린이 장난감의 배터리

풍력 터빈이 한 유형의 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 것과 마찬가지로 어린이용 장난감의 배터리도 장난감을 작동시키기 위해 에너지를 변환합니다. 배터리에는 양극과 음극이라는 두 가지 끝이 있습니다. 올바른 끝부분을 장난감의 올바른 위치에 넣는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 작동하지 않습니다.

양극 끝은 - 짐작하셨겠지만! - 양전하를 띠고, 음극 끝은 음전하를 띠고 있습니다. 이는 음의 끝이 양의 끝보다 훨씬 더 많은 전자를 가지고 있음을 의미합니다. 배터리 전체가 평형을 이루려고 노력하고 있습니다. 그들이 하는 방법은 다음과 같습니다. 시작되는 화학 반응 켜져 있는 장난감 안에 배터리를 넣었을 때.

양극은 배터리 내부에서 이들을 분리하는 산으로 인해 단순히 음극으로 갈 수 없습니다. 대신에, 전자는 장난감의 회로 전체를 통과해야 합니다. 부정적인 끝 부분에 도달하면 아기 인형이 울거나 장난감 헬리콥터가 날아갈 수 있습니다.

양극의 모든 전자가 평형에 도달하면 더 이상 배선을 통과할 전자가 없으므로 새 배터리를 사용할 시간입니다!

전기 에너지의 공통 단위

기본적인 전기 에너지 정의와 원리를 연구하는 것이 중요하지만, 전기 에너지를 계속 탐구하면서 몇 가지 공식과 방정식도 알아야 합니다. 이러한 공식 중 다수는 동일한 기호를 사용하여 특정 단위를 나타냅니다.

참고할 수 있도록 가장 일반적인 전기 에너지 단위와 각 단위의 의미에 대한 표를 포함시켰습니다.

원천: https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/electrical-energy.html

전기 에너지 방정식에 필요할 수 있는 단위가 더 많이 있지만, 이 목록을 통해 시작하세요!

결론: 전기 에너지에 대해 기억해야 할 사항은 다음과 같습니다.

전기 에너지 단기 집중 과정을 마쳤으므로 이제 전기 물리학 지식을 테스트하는 시험이나 과정을 치를 준비가 되었습니다. 그러나 다른 내용이 기억나지 않는다면 다음 전기 에너지 수업에서 다음 사항을 염두에 두십시오.

• 전기 에너지 정의: 일을 수행하는 능력.
• 전기에너지는 다음에서 나온다. 끌어당김 또는 반발 음전하와 양전하를 띤 분자로 구성됩니다.
• 전기에너지는 위치 에너지와 운동 에너지 모두.
• 몇 가지 전기 에너지 예는 다음과 같습니다. 제세동기, 배터리, 풍력 터빈 .

이 블로그의 모든 정보를 통해 긍정적인 평가를 받으셨기를 바랍니다! 계속 공부하시면 머지않아 전기 에너지 전문가가 될 것입니다.

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