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Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Energia elétrica

Energia elétrica

Energia elétrica é o movimento de elétrons. Em geral, definimos energia elétrica ou eletricidade como a forma de energia que resulta da existência de uma diferença potencial entre dois pontos. Quando esses dois pontos são colocados em contato por um condutor elétrico, obtemos uma corrente elétrica.

A eletricidade tem muitas  aplicações técnicas.  Na engenharia elétrica, a teoria da eletricidade é mais explorada e desenvolvida. Ao contrário de muitos outros fenômenos físicos, muitos dos fenômenos relacionados à eletricidade podem ser medidos e pré-calculados com grande precisão.

O que é energia potencial elétrica?

Na física, a  energia potencial elétrica  é a energia potencial do campo eletrostático. A energia potencial elétrica também é chamada de energia potencial eletrostática. Esta é uma energia que possui uma distribuição de carga elétrica e está ligada à força exercida pelo campo gerado pela própria distribuição. Juntamente com a energia magnética, a energia potencial elétrica constitui a  energia do campo eletromagnético .

A energia potencial eletrostática pode ser  definida como  o trabalho realizado para criar uma distribuição de carga a partir de uma configuração inicial na qual cada componente da distribuição não interage com os outros.

Por exemplo , para um sistema de carregamento discreto, ele corresponde ao trabalho realizado para trazer cargas individuais de uma posição em que eles têm zero potencial elétrico para sua disposição final. A energia potencial eletrostática também pode ser definida a partir do campo eletrostático gerado pela própria distribuição e, nesse caso, sua expressão é independente da fonte do campo.

É uma quantia que pode ser negativa ou positiva, dependendo se o trabalho realizado para trazê-lo para a configuração assumida é positivo ou negativo. Duas cargas interativas do mesmo signo possuem energia positiva, pois o trabalho realizado para aproximá-las deve superar sua repulsa, enquanto, pela mesma razão, duas cargas do signo oposto têm energia negativa.

Quais são as características da energia elétrica?

Energia elétrica são  cargas elétricas negativas  (elétrons) que se  movem  através do condutor elétrico devido à diferença de potencial entre suas extremidades. Normalmente, o condutor é feito de um material metálico metálico porque possui uma quantidade maior de elétrons livres.

As cargas elétricas que se movem através do condutor fazem parte dos átomos das substâncias no próprio condutor.

A eletricidade é um  fenômeno natural , assim como o fogo. O mais conhecido é o aparecimento de  raios em uma tempestade , causada por uma potencial diferença na atmosfera. Alguns peixes, como enguias elétricas, também são capazes de gerar eletricidade. Além disso, o sistema nervoso animal e humano trabalha com sinais elétricos.

Como é gerada energia elétrica?

A energia elétrica simplesmente não pode ser encontrada livremente na natureza de uma maneira que possa ser explorada. Isso pode ser visto em tempestades elétricas, mas a dificuldade de armazenar e controlar essa quantidade de energia os torna praticamente inutilizáveis.

Existem várias maneiras de gerar energia elétrica que podemos classificar:

  • Fontes de energia renováveis.
  • Fontes de energia não renováveis.

Fontes de energia renováveis

As formas de gerar energia elétrica renovável são aquelas nas quais o combustível não é usado ou o combustível é inesgotável. Alguns exemplos de energia renovável são:

  • Energia solar fotovoltaica, que converte radiação solar em eletricidade.
  • Energia eólica, que usa a força do vento
  • A energia hidrelétrica, que se transforma, fornece energia potencial da água para a eletricidade através de um sistema de turbinas.
  • Energia geotérmica, que se beneficia do calor dentro da Terra.

Fontes de energia não renováveis

As formas de gerar energia elétrica não renovável requerem um combustível que, por mais abundante que seja, tende a acabar. Alguns exemplos de fontes não renováveis ​​são:

  • Energia nuclear, uma vez que não podemos gerar mais urânio do que o que pode ser extraído em minas de urânio.
  • Energia térmica, que aproveita o valor calorífico de combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural.

O que é uma usina?

Uma usina elétrica é um conjunto de instalações, equipamentos e aparelhos usados ​​diretamente para a produção de energia elétrica, bem como as instalações e edifícios necessários localizados em um determinado território. O objetivo de uma usina é converter alguma energia primária em energia elétrica, que é uma forma de energia secundária.

Existem muitos tipos de usinas que podem funcionar com energia renovável e não renovável. Usinas nucleares, por exemplo, são um tipo de usina.

Por que a energia elétrica é importante?

Energia elétricaA energia elétrica pode ser transformada em muitos outros tipos de energia, como:

  • energia mecânica (motores elétricos, máquinas ...)
  • energia térmica (aquecedores, fogões ...)
  • energia luminosa (luz).

A grande vantagem que a energia elétrica nos oferece é a facilidade de transportá-la.

uso da eletricidade  é muito difundido na sociedade moderna e atual através da conexão à rede elétrica ou através de baterias ou acumuladores. Alguns exemplos de seu uso são encontrados diariamente:

  • Iluminação de edifícios (pública e privada)
  • Iluminação rodoviária.
  • Transporte (trens elétricos e veículos elétricos)
  • Eletrodomésticos.
  • Máquinas industriais e em processos de produção industrial.
  • Máquinas elétricas.
  • Motores elétricos.

Portanto, a descoberta de energia elétrica representou uma evolução tecnológica, econômica e social  real muito forte. Seu uso causou uma necessidade forte e irreversível devido aos seus benefícios em comparação à energia mecânica produzida por motores térmicos (motores de combustão).

Quais são as vantagens e desvantagens da energia elétrica?

Algumas das  vantagens  da energia elétrica em comparação com outras fontes de energia incluem:

  • O fato de poder ser transportado a distância
  • Baixo ruído operacional de equipamentos elétricos
  • A ausência de gases de escape no local de uso e a menor pegada de uma máquina elétrica. Isso permite reduzir a presença de gases de efeito estufa na atmosfera.

Entre as  desvantagens  estão:

  • O fato de não ser uma fonte primária.
  • O uso de energia elétrica implica a necessidade de uma infraestrutura de conversão que inevitavelmente introduza uma perda de eficiência no processo de conversão e no transporte a montante nas linhas de energia.

Como funcionam as usinas de energia elétrica?

A eletricidade é considerada  uma fonte de energia secundária . Por esse motivo, deve ser produzido pela transformação de uma fonte de energia primária. No processo de transformação, o rendimento, sempre inferior a 100%, ocorre nas usinas de energia.

Energia elétrica

Em todas as usinas de produção de energia elétrica, com exceção das usinas de energia solar fotovoltaica, são necessários três elementos para produzir eletricidade:

  • Uma  turbina . Que pode ser uma turbina hidráulica ou uma turbina a vapor, que normalmente é usada em usinas nucleares.
  • Um  alternador  para converter energia mecânica em energia elétrica.
  • Um  transformador  para modular a corrente elétrica obtida para uma corrente alternada com a diferença de potencial desejada.

Importância da água na eletricidade

Outro elemento importante para produzir eletricidade é a água na  forma líquida ou na forma de vapor de  alta pressão. A água líquida é usada em usinas hidrelétricas, por outro lado, o vapor de água é mais apropriado em usinas termelétricas, usinas geotérmicas, em fissão nuclear e em usinas térmicas solares

Nos dois casos, o objetivo da água é girar as  turbinas  para produzir corrente alternada o mais constante possível, por meio do alternador.

O uso da água apresenta os seguintes  problemas  derivados da necessidade de aquecê-la:

  • Disponibilidade de água.
  • A poluição térmica da água, se não for recuperada, é dispersa na atmosfera na forma de vapor d'água ou é devolvida aos lagos, rios e mar.

No caso de  usinas eólicas,  não é necessária água, uma vez que as turbinas são movidas pela força do vento.

Transporte e distribuição de energia elétrica

Uma vez concluída a produção de eletricidade, é necessário transportá-la em larga escala. O transporte e distribuição em larga escala da eletricidade produzida pelas usinas para os usuários finais é realizada através da rede de transmissão e da rede de distribuição.

Por que a lei de Joule é importante?

A primeira lei de Joule (também conhecida como  efeito Joule ) é uma lei física que estabelece a  relação entre a corrente elétrica que passa por um condutor e o calor que ele gera .

Na verdade, são duas leis diferentes, que associam o calor gerado pela corrente elétrica e a dependência da energia interna de um gás ideal em relação à pressão, volume e temperatura.

O nome é dedicado a James Prescott Joule, que trabalhou nesse conceito na década de 1840 e é expresso da seguinte forma:

Q = I 2 · R · t

Na fórmula Q é o calor gerado pela corrente constante I, que passa por um condutor t com resistência R ao longo do tempo. Quando a corrente (medida em amperes), a resistência (medida em ohms) e o tempo (medido em segundos), a unidade de Q será joules.

A primeira lei de Joule também é conhecida como  lei de Joule-Lenz , porque mais tarde foi considerada independente por Heinrich Lenz.

A segunda lei de Joule significa que a energia interna de um gás ideal depende apenas de sua temperatura, independentemente de seu volume e pressão.

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Última revisão: 1 de abril de 2020