60408025
الكهرباء هي شكل من أشكال الطاقة. و هي عبارة عن تدفق عدد من الإلكترونات. تتكون المادة من ذرات، ولكل ذرة مركز يُسمى النواة. تحتوي النواة على جزيئات موجبة الشحنة تسمى البروتونات وجزيئات غير مشحونة تسمى النيوترونات. تحاط نواة الذرة بجزيئات سالبة تسمى الإلكترونات. الشحنة السالبة للإلكترون تساوي الشحنة الموجبة للبروتون، وعدد الإلكترونات في الذرة يساوي عادة عدد البروتونات. عندما تختل قوة التوازن بين البروتونات والإلكترونات بواسطة قوة خارجية، قد تكسب الذرة إلكترونًا أو تفقده. عندما “تُفقد” الإلكترونات من الذرة، فإن الحركة الحرة لهذه الإلكترونات تشكل تيارًا كهربائيًا.
الكهرباء جزء أساسي من الطبيعة وهي أحد أكثر الأشكال استخدامًا للطاقة. نحصل على الكهرباء ، وهي مصدر ثانوي للطاقة، من تحويل مصادر أخرى أساسية للطاقة، مثل الفحم والغاز الطبيعي والنفط والطاقة النووية وغيرها من المصادر الطبيعية، والتي تسمى المصادر الأولية. تم بناء العديد من المدن والبلدات إلى جانب الشلالات (المصدر الرئيسي للطاقة الميكانيكية) التي حولت المياه لأداة توليد الكهرباء. قبل أن يبدأ استخدام الكهرباء (100 عام تقريباً) ، كانت المنازل تضاء بمصابيح الكيروسين، وكان يتم تبريد الطعام في صناديق من الثلج، و تسخين الغرف بواسطة مواقد الأخشاب أو حرق الفحم. بدءاً من تجربة بنجامين فرانكلين في ليلة عاصفة في فيلادلفيا، أصبحت مبادئ الكهرباء مفهومة تدريجياً. في منتصف القرن التاسع عشر، تغيرت حياة الجميع مع اختراع المصباح الكهربائي.
كيف يتم استخدام المحول الكهربائي؟
لحل مشكلة إرسال الكهرباء عبر المسافات الطويلة، قام جورج وستنجهاوس بتطوير جهاز يسمى المحول. يسمح المحول الكهربائي بنقل الكهرباء بكفاءة عبر المسافات الطويلة. وقد مكن ذلك من توفير الكهرباء للمنازل والشركات التجارية البعيدة عن محطة توليد الكهرباء.
على الرغم من أهميتها الكبيرة في حياتنا اليومية، نادراً ما نفكر في الحياة بدون كهرباء. ولكن مثل الهواء والماء، فإن استخدام الكهرباء من المسلّمات التي لا غنى عنها. حيث نستخدم الكهرباء يوميًا للقيام بالعديد من الوظائف – بدءًا من الإضاءة والتدفئة / التبريد، أجهزة التلفاز وأجهزة الكمبيوتر.
كيف يتم توليد الكهرباء؟
المولد كهربائي هو جهاز لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. وتستند هذه العملية على العلاقة بين الطاقة المغناطيسية والكهرباء. عندما يتصل سلك أو أي مادة أخرى موصلة للكهرباء عبر مجال مغناطيسي، يمر تيار كهربائي في الأسلاك. تحتوي المولدات الكبيرة على موصل ثابت. يتم وضع المغناطيس داخل حلقة توصيل مثبتة بقطعة طويلة من الأسلاك. عندما يدور المغناطيس، يتولد تيار كهربائي صغير في الأسلاك عند مروره. يمثل كل قسم من الأسلاك موصلًا كهربائيًا صغيرًا منفصلاً. تضاف جميع التيارات الصغيرة ( الأسلاك الصغيرة) إلى تيار واحد بحجم كبير. هذا التيار هو ما يستخدم للطاقة الكهربائية.
كيف يتم استخدام التوربينات لتوليد الكهرباء؟
تستخدم محطة توليد الطاقة الكهربائية إما التوربينات أو المحركات أو العجلات المائية أو أي آلة أخرى مماثلة لتشغيل مولد كهربائي أو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية أو الكيميائية إلى كهرباء. تعد التوربينات البخارية ومحركات الاحتراق الداخلي وتوربينات احتراق الغاز وتوربينات المياه وتوربينات الرياح من أكثر الطرق شيوعًا لتوليد الكهرباء.
التوربينات البخارية: يحول التوربين الطاقة الحركية لسائل متحرك (سائل أو غاز) إلى طاقة ميكانيكية. تحتوي التوربينات البخارية على سلسلة من الشفرات مثبتة على عمود يتم ضغط البخار عليها، مما يؤدي إلى تدوير العمود المتصل بالمولد. يتم حرق الفحم والنفط والغاز الطبيعي في أفران كبيرة لتسخين المياه لصنع البخار الذي يدفع بدوره شفرات التوربينات.
يمكن أيضًا حرق الغاز الطبيعي لتسخين المياه من أجل الحصول على البخار، لإنتاج غازات الاحتراق التي تمر مباشرة عبر التوربينات، ثم تدور ريش التوربينات لتوليد الكهرباء.
يمكن استخدام البترول أيضًا لصنع البخار للتوربينات. غالباً ما يكون زيت الوقود،”مكرر من النفط الخام “، هو المنتج النفطي المستخدم في المصانع الكهربائية التي تستخدم البترول في صنع البخار.
الطاقة النووية هي طريقة يتم فيها إنتاج البخار عن طريق تسخين المياه من خلال عملية تسمى الانشطار النووي. في محطة الطاقة النووية، يحتوي المفاعل على مجموعة أساسية من الوقود النووي ، وفي المقام الأول اليورانيوم المخصب. عندما تصطدم ذرات وقود اليورانيوم بالنيوترونات فإنها تنشطر (تنفصل) وتطلق الحرارة والمزيد من النيوترونات. في ظل ظروف خاضعة للرقابة، يمكن لهذه النيوترونات الأخرى أن تصيب المزيد من ذرات اليورانيوم، وتقسيم المزيد من الذرات. وبالتالي، يمكن أن يحدث الانشطار بشكل مستمر ، وتشكيل سلسلة من ردود الفعل لإطلاق الحرارة. تستخدم الحرارة لتحويل الماء إلى بخار ، وهذا بدوره يقوم بتدوير التوربينات التي تولد الكهرباء.
