Geschichte & Kultur

Einführung in Elektrizität und Elektronik

Elektrizität ist eine Energieform, bei der Elektronen fließen. Alle Materie besteht aus Atomen, die ein Zentrum haben, das als Kern bezeichnet wird. Der Kern enthält positiv geladene Teilchen, die Protonen genannt werden, und ungeladene Teilchen, die Neutronen genannt werden. Der Kern eines Atoms ist von negativ geladenen Teilchen umgeben, die Elektronen genannt werden. Die negative Ladung eines Elektrons ist gleich der positiven Ladung eines Protons, und die Anzahl der Elektronen in einem Atom ist normalerweise gleich der Anzahl der Protonen.

Wenn die Ausgleichskraft zwischen Protonen und Elektronen durch eine äußere Kraft gestört wird, kann ein Atom ein Elektron gewinnen oder verlieren. Und wenn Elektronen von einem Atom „verloren“ gehen, bildet die freie Bewegung dieser Elektronen einen elektrischen Strom.

 

Menschen und Elektrizität

Strom ist ein grundlegender Bestandteil der Natur und eine unserer am weitesten verbreiteten Energieformen. Menschen erhalten Strom, der eine sekundäre Energiequelle ist, aus der Umwandlung anderer Energiequellen wie Kohle, Erdgas, Öl und Atomkraft. Die ursprünglichen natürlichen Stromquellen werden als Primärquellen bezeichnet.

Viele Städte wurden neben Wasserfällen (einer primären mechanischen Energiequelle) gebaut, die Wasserräder drehten   , um Arbeiten auszuführen. Und bevor die Stromerzeugung vor etwas mehr als 100 Jahren begann, wurden Häuser mit Petroleumlampen beleuchtet, Lebensmittel in Kühlboxen gekühlt und Räume mit Holz- oder Kohleöfen erwärmt.

Beginnend mit  Benjamin Franklins  Experiment mit einem Drachen in einer stürmischen Nacht in Philadelphia wurden die Prinzipien der Elektrizität allmählich verstanden. Mitte des 19. Jahrhunderts veränderte sich mit der Erfindung der elektrischen Glühbirne das Leben aller  . Vor 1879 wurde Elektrizität in Bogenlichtern für die Außenbeleuchtung verwendet. Die Erfindung der Glühbirne verwendete Elektrizität, um Innenbeleuchtung in unsere Häuser zu bringen.

 

Strom erzeugen

Ein elektrischer Generator (vor langer Zeit wurde eine Maschine, die Elektrizität erzeugte, als „Dynamo“ bezeichnet, der heute bevorzugte Begriff „Generator“) ist ein Gerät zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie. Der Prozess basiert auf der Beziehung zwischen Magnetismus und Elektrizität. Wenn sich ein Draht oder ein anderes elektrisch leitendes Material über ein Magnetfeld bewegt, tritt im Draht ein elektrischer Strom auf.

Die großen Generatoren der Elektrizitätswirtschaft haben einen stationären Leiter. Ein am Ende einer rotierenden Welle angebrachter Magnet befindet sich in einem stationären leitenden Ring, der mit einem langen, durchgehenden Drahtstück umwickelt ist. Wenn sich der Magnet dreht, induziert er beim Durchgang in jedem Drahtabschnitt einen kleinen elektrischen Strom. Jeder Drahtabschnitt bildet einen kleinen, separaten elektrischen Leiter. Alle kleinen Ströme einzelner Abschnitte summieren sich zu einem Strom von beträchtlicher Größe. Dieser Strom wird für elektrische Energie verwendet.

Ein Elektrizitätswerk verwendet entweder eine Turbine, einen Motor, ein Wasserrad oder eine ähnliche Maschine, um einen elektrischen Generator oder eine elektrische Vorrichtung anzutreiben, die mechanische oder chemische Energie in Elektrizität umwandelt. Dampfturbinen, Verbrennungsmotoren, Gasverbrennungsturbinen, Wasserturbinen und Windturbinen sind die gebräuchlichsten Methoden zur Stromerzeugung.

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