電與電流
電的形式有兩種:靜電,也就是累積起來的電;還有動(dòng)電,也就是沿著導(dǎo)體流動(dòng)的電:我們稱之為電流。
在暴風(fēng)雨來臨之際,天空中充滿了電。這些電積攢在云層和濕潤(rùn)的空氣中:這是靜電,它們通過閃電這個(gè)現(xiàn)象釋放到地面。閃電是一股電流,帶有大量能量,但人類至今不知道如何利用閃電。
有些用合成面料做的服裝會(huì)產(chǎn)生靜電,我們脫衣服的時(shí)候會(huì)釋放到我們的身體上。在天氣干燥的時(shí)候,我們打開車門時(shí)也會(huì)感受到這種靜電。
實(shí)驗(yàn)
有些物體摩擦之后可以產(chǎn)生靜電。兩個(gè)掛在細(xì)繩上的琥珀球相互摩擦后會(huì)相互排斥。兩個(gè)玻璃球在相同條件下也會(huì)產(chǎn)生相同的現(xiàn)象。但再把玻璃球和琥珀球放在一起,它們會(huì)相互吸引,這說明它們帶的電不同,一個(gè)是正的,一個(gè)是負(fù)的。
電池在充滿的時(shí)候含有靜態(tài)電能。如果我們將其插到某臺(tái)設(shè)備上,靜態(tài)電能就會(huì)以電流的形式經(jīng)過設(shè)備的電路被消耗掉。電池電量會(huì)逐漸減少,需要再次充電。
電流,也就是流動(dòng)的電能,這是一個(gè)物理現(xiàn)象,實(shí)質(zhì)是電子沿著導(dǎo)體移動(dòng)。
導(dǎo)體是引導(dǎo)電能的物質(zhì),如銅、鐵、鋁等。鹽水,還有人體也都是導(dǎo)體,這也就是為什么人有觸電的危險(xiǎn)。不導(dǎo)電的物質(zhì)稱為絕緣體,如玻璃、塑料和空氣。
電能要通過電器進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能為我們所利用:
發(fā)動(dòng)機(jī)將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng);
取暖器將其轉(zhuǎn)化為熱;
燈泡將其轉(zhuǎn)化為光。
電能的生產(chǎn)和運(yùn)輸
電能是通過其他能源而取得的能量形式。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能之后,必須將其運(yùn)輸和分配出去。
熱電站通過燃燒煤炭、天然氣或者石油產(chǎn)生電能。另外還有核電站、水電站、太陽(yáng)能面板發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站,地?zé)岷统毕l(fā)電站等等。我們還可以通過直流發(fā)電機(jī)用肌肉發(fā)電。
今天,全世界生產(chǎn)的電力中:
64%通過燃燒化石能源(煤炭,石油和天然氣)獲得;
18%來自水力發(fā)電;
17%來自核能;
還有1%來自太陽(yáng)能或者風(fēng)能。
人們用高壓電線大規(guī)模運(yùn)輸電流。高壓電線掛在電線塔上,翻山越嶺。高壓電線的電流以40萬伏或者22.5萬伏的電壓流動(dòng)。
在工業(yè)中心和城市附近,高壓電線進(jìn)入了變電站,電壓降低,電流導(dǎo)入二級(jí)電網(wǎng)。隨后,電流被分配給企業(yè),單位和居民。通常來說,居民用電的電壓是220伏。
每戶人家都有電表。電表測(cè)量的是使用者的用電量。這樣,電力供應(yīng)商可以確定用戶每個(gè)月要交多少電費(fèi)。
電能是一種極難儲(chǔ)存的能量,所以要一刻不停按需生產(chǎn)。
化石能
可燃燒的化石、煤炭、石油還有天然氣是經(jīng)過上千萬年、跨越各個(gè)地質(zhì)周期而逐漸形成的。它們的儲(chǔ)量有限,而且不可再生。使用化石能會(huì)導(dǎo)致氣候變暖。
化石能是植物和動(dòng)物的有機(jī)質(zhì)積累和分解而形成的。
它們所包含的能量來自葉綠素所捕獲的太陽(yáng)能(和現(xiàn)在活著的生物一樣),隨后轉(zhuǎn)化為煤炭、石油和天然氣所蘊(yùn)含的化學(xué)能。
化石能含有碳元素,通過燃燒來釋放和傳播能量:它們是可燃物。
化石能或是像煤炭、天然氣那樣直接使用,或是像石油那樣在精煉后轉(zhuǎn)化為燃油、汽油、丁烷等使用。
化石燃燒可以為住宅供暖,烹飪食物,生產(chǎn)水泥之類的原料,讓內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作(汽車,飛機(jī),火車頭……),還可以在熱電站產(chǎn)生大量電能。
今天,全世界使用的能源中,大約有80%來自可燃燒化石。人類每年都會(huì)采掘數(shù)十億噸的可燃燒化石。
煤炭、石油、天然氣也是許多工業(yè)生產(chǎn)的原材料。塑料制品就是用石油生產(chǎn)的。